一种提升选通管器件性能的方法、系统、设备和介质与流程

本发明涉及一种提升选通管器件性能的方法、系统、设备和介质。

背景技术：

随着存储器技术的发展，众多具有优良性能的新型非易失性存储器(nonvolatilememory，nvm)应用广泛。新型非易失性存储器中的阻变式存储器(resistiverandomaccessmemory，rram)，具有简单的金属-绝缘体-金属(metal-insulator-metal，mim)结构并且易于在互补金属氧化物半导体电路(complementarymetaloxidesemiconductor，cmos)中集成。其中，交叉点型的rram具有高的存储密度以及出色的可微缩性，但交叉点型rram具有高的漏电流的缺点，而选通管器件具有结构简单以及非线性大等优点，被认为是解决漏电流问题的有力的候选者。

基于nbox的选通管器件具有开态电流高、开关速度快等优点，但是对含有nbox选通管器件的电路进行操作时，需要对nbox选通管器件进行多次开关，随着开关次数的增加，nbox选通管器件会出现漏电流增加、开关比降低的问题，大大限制了直流操作下nbox选通管器件的寿命。因此，如何提升nbox选通管器件的性能，以延长直流操作下nbox选通管器件的寿命是目前研发人员关注的问题。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

如何提升nbox选通管器件的性能，以延长直流操作下nbox选通管器件的寿命

(二)技术方案

为了解决上述问题，本发明一方面提供了一种提升选通管器件性能的方法，所述方法包括：

步骤s1，确定选通管器件的直流操作时的操作电压和限制电流；

步骤s2，对选通管器件施加所述操作电压和限制电流，使选通管器件在直流下循环，直至关态漏电流减小；

步骤s3，继续对选通管器件施加所述操作电压和限制电流，使选通管器件在直流下进行循环，直至关态漏电流减小到最小值；并获取与关态漏电流最小值所对应的第一操作电压和第一限制电流，并以该第一操作电压和第一限制电流为中心获取操作电压区间和限制电流区间；

步骤s4，对选通管器件施加在所述操作电压区间和限制电流区间范围内的第二操作电压和第二限制电流，以进行直流操作或脉冲操作；

步骤s5，确定选通管器件的反向操作电压，对选通管器件施加所述反向操作电压，使所述选通管器件出现复位现象。

可选地，所述步骤s1包括：在直流电流下，获取使选通管器件出现开关现象的最小操作电压、最大操作电压、最高限制电流和最低限制电流；确定选通管器件的直流操作时的操作电压为比最小操作电压大0.5v-1v，确定选通管器件的直流操作时的限制电流为最低限制电流的2-5倍。

可选地，所述步骤s2中，所述关态漏电流减小，为当前关态漏电流的值小于初始关态漏电流的值。

可选地，所述步骤s3中，所述关态漏电流减小到最小值，为所述关态漏电流的值均小于前n个关态漏电流的值，且所述关态漏电流的值均小于后m个关态漏电流的值，其中n≥1，m≥1。

可选地，所述步骤s5中，所述确定选通管器件的反向操作电压，包括：在与步骤s2相反的电压方向下对选通管器件进行不限流的操作，获取使选通管器件出现复位现象的最小反向操作电压和最大反向操作电压；确定选通管器件的反向操作电压为比所述最小反向操作电压大0-1v，且小于所述最大反向操作电压。

可选地，所述选通管器件为nbox选通管器件。

本发明另一方面提供了一种提升选通管器件性能的系统，所述系统包括：

操作电压和限制电流确定模块，用于确定选通管器件的直流操作时的操作电压和限制电流；

第一执行模块，用于对选通管器件施加所述操作电压和限制电流，使选通管器件在直流下循环，直至关态漏电流减小；

操作电压区间和限制电流区间获取模块，用于继续对选通管器件施加所述操作电压和限制电流，使选通管器件在直流下进行循环，直至关态漏电流减小到最小值；并获取与关态漏电流最小值所对应的第一操作电压和第一限制电流，并以该第一操作电压和第一限制电流为中心获取操作电压区间和限制电流区间；

第二执行模块，用于对选通管器件施加在所述操作电压区间和限制电流区间范围内的第二操作电压和第二限制电流，以进行直流操作或脉冲操作；

复位模块，用于确定选通管器件的反向操作电压，对选通管器件施加所述反向操作电压，使所述选通管器件出现复位现象。

本发明又一方面提供了一种电子设备，所述设备包括：处理器；存储器，其存储有计算机可执行程序，该程序在被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上文所述的提升选通管器件性能的方法。

本发明再一方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上文所述的提升选通管器件性能的方法。

(三)有益效果

由于在直流循环下，nbox选通管器件会出现漏电流升高、开关比下降等不稳定现象，对nbox选通管器件进行直流循环后，会出现漏电流减小到最小值的情况，本发明采用在出现此情况后再进行所需的目的操作，可降低目的操作产生的漏电流，然后对nbox选通管器件进行反向reset，下次使用时可重新找到漏电流减小到最小值的情况，以更新漏电流减小到最小值所对应的操作电压区间和限制电流区间，本发明，发明降低了选通管器件的漏电流、调节了开关比，提升了选通管器件的稳定性、开关寿命以及选通管器件所在电路的性能。并且本发明提供的方法，可以通过程序来执行，使得整个过程方便快捷。

附图说明

图1是本发明的一个实施例提供的一种提升选通管器件性能的方法流程图；

图2是本发明的一个实施例提供的nbox选通管器件结构示意图；

图3是本发明的一个实施例提供的一种提升选通管器件性能的系统框图；

图4是本发明一个实施例提供的电子设备的框图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

参见图1，本发明的一个实施例提供了一种提升选通管器件性能的方法，所述方法包括步骤s1～步骤s5的内容：

步骤s1，确定选通管器件的直流操作时的操作电压和限制电流。

具体地，在直流电流下，获取使选通管器件出现开关现象的最小操作电压、最大操作电压、最高限制电流和最低限制电流；确定选通管器件的直流操作时的操作电压为比最小操作电压大0.5v-1v，确定选通管器件的直流操作时的限制电流为最低限制电流的2-5倍。

步骤s2，对选通管器件施加所述操作电压和限制电流，使选通管器件在直流下循环，直至关态漏电流减小。

在该步骤中，所述关态漏电流减小的判断依据为，当前关态漏电流的值小于初始关态漏电流的值，说明关态漏电流减小。

步骤s3，继续对选通管器件施加所述操作电压和限制电流，使选通管器件在直流下进行循环，直至关态漏电流减小到最小值；并获取与关态漏电流最小值所对应的第一操作电压和第一限制电流，并以该第一操作电压和第一限制电流为中心获取操作电压区间和限制电流区间。

在该步骤中，所述关态漏电流减小到最小值的判断依据为，所述关态漏电流的值均小于前n个关态漏电流的值，且所述关态漏电流的值均小于后m个关态漏电流的值，其中n≥1，m≥1。

步骤s4，对选通管器件施加在所述操作电压区间和限制电流区间范围内的第二操作电压和第二限制电流，以进行直流操作或脉冲操作。

需要说明的是，上述步骤s1-s4中对选通管器件施加的操作电压均为同一个方向的操作电压。

步骤s5，确定选通管器件的反向操作电压，对选通管器件施加所述反向操作电压，使所述选通管器件出现复位现象。

在该步骤中，所述确定选通管器件的反向操作电压，包括：在与步骤s2相反的电压方向下对选通管器件进行不限流的操作，获取使选通管器件出现复位现象的最小反向操作电压和最大反向操作电压；确定选通管器件的反向操作电压为比所述最小反向操作电压大0-1v，且小于所述最大反向操作电压。

由此，本发明通过对nbox选通管器件进行直流循环后，得到漏电流减小到最小值时的操作电压区间和限制电流区间，然后在该区间内进行所需的目的操作，可降低目的操作产生的漏电流。然后对nbox选通管器件进行反向reset，下次使用时可重复步骤s1-s3以重新找到漏电流减小到最小值的情况，从而更新漏电流减小到最小值所对应的操作电压区间和限制电流区间。在实际使用过程中，第一次对nbox选通管器件执行直流操作或脉冲操作时，可按顺序执行步骤s1-s4，在下一次对nbox选通管器件执行直流操作或脉冲操作时，可先执行步骤s5，再按顺序执行步骤s1-s4，依此循环。

需要说明的是，上述步骤s1-s5的内容可适用于nbox选通管器件。如图2所示，该nbox选通管器件从上到下依次为顶层电极1、介质层2、底层电极3、衬底层4。该nbox选通管器件可以通过下列步骤制备得到：

第一步，在sio2/si衬底上，通过离子束溅射技术沉积厚度为20nm的tin。

第二步，通过光刻技术得到底层电极tin。

第三步，通过磁控溅射技术在ar和o2环境中击打nb∶o为1∶1的靶材，控制通氧量为0.8sccm，在底层电极tin上沉积nbox介质层，nbox层厚度为60nm。

第四步，通过磁控溅射技术在nbox层上沉积顶层电极pt，顶层电极pt厚度为40nm。

本发明另一个实施例提供了一种提升选通管器件性能的系统，参见图3，所述系统300包括：操作电压和限制电流确定模块301，用于确定选通管器件的直流操作时的操作电压和限制电流；第一执行模块302，用于对选通管器件施加所述操作电压和限制电流，使选通管器件在直流下循环，直至关态漏电流减小；操作电压区间和限制电流区间获取模块303，用于继续对选通管器件施加所述操作电压和限制电流，使选通管器件在直流下进行循环，直至关态漏电流减小到最小值；并获取与关态漏电流最小值所对应的第一操作电压和第一限制电流，并以该第一操作电压和第一限制电流为中心获取操作电压区间和限制电流区间；第二执行模块304，用于对选通管器件施加在所述操作电压区间和限制电流区间范围内的第二操作电压和第二限制电流，以进行直流操作或脉冲操作；复位模块305，用于确定选通管器件的反向操作电压，对选通管器件施加所述反向操作电压，使所述选通管器件出现复位现象。

根据本发明的实施例的模块、子模块、单元、子单元中的任意多个、或其中任意多个的至少部分功能可以在一个模块中实现。根据本发明实施例的模块、子模块、单元、子单元中的任意一个或多个可以被拆分成多个模块来实现。

图4示意性示出了根据本发明实施例的电子设备的框图。

如图4所示，电子设备400包括处理器401和存储器402。该电子设备400可以执行根据本发明实施例的方法。

具体地，处理器401例如可以包括通用微处理器、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(asic))，等等。处理器401还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器401可以是用于执行根据本发明实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。

存储器402，例如可以是能够包含、存储、传送、传播或传输指令的任意介质。例如，可读存储介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、器件或传播介质。可读存储介质的具体示例包括：磁存储装置，如磁带或硬盘(hdd)；光存储装置，如光盘(cd-rom)；存储器，如随机存取存储器(ram)或闪存；和/或有线/无线通信链路。其存储有计算机可执行程序，该程序在被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上文所述的方法。

本发明还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本发明实施例的上述方法。

根据本发明的实施例，计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线、光缆、射频信号等等，或者上述的任意合适的组合。

本领域技术人员可以理解，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本发明中。特别地，在不脱离本发明精神和教导的情况下，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本发明的范围。

尽管已经参照本发明的特定示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行形式和细节上的多种改变。因此，本发明的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。