用Frenkel对解决电阻性RAM开关的奥秘。
对于这样一种关键的材料，氧化硅并没有得到很好的理解。半导体行业当然知道如何在高击穿电压下生产高质量的氧化物，但在不太理想的情况下会发生什么呢?微观结构的引入有什么作用?如果有富氧或富硅的区域相对于化学计量SiO2组成，它们是如何表现的?
氧化硅的硬击穿意味着电介质的灾难性永久失效。然而，在其他材料中，利用可逆的“软”击穿行为来创建存储元件——ReRAM是可能的。通常，当导电丝在电容器的上下电极之间形成时，reram中的低电阻状态就会发生。应用合适的RESET脉冲溶解灯丝，恢复高电阻状态。其他关于reram的研究集中关于过渡金属氧化物。相比之下，基于氧化硅的器件完全与cmos兼容。氧化硅沉积采用著名的化学和成熟的设备。
几年前，伦敦大学学院的研究人员想知道氧化硅中是否可能存在ReRAM行为。他们发现，低于硬击穿阈值的脉冲仍然可以破坏硅氧键。这些软击穿事件产生了“Frenkel对”，由氧离子间隙和氧空位组成
一旦弗伦克尔对形成，施加的偏压可以驱动导电丝的形成，而反向偏压可以溶解导电丝。也就是说，它们可以为ReRAM切换行为提供基础。
成立于2017年的Intrinsic半导体技术公司已经证明了这一原理，正在寻求开发可靠的商业结构，并在最近获得了资金，以支持其工程团队的扩张。一方面，Intrinsic的首席科学官Tony Kenyon解释说，ReRAM的行为取决于控制缺陷的引入。
同时，最大化器件稳定性需要精确控制氧化层及其接口。例如，(来源)发现柱状氧化物结构支持更一致的细丝形成。柱状生长反过来又取决于下垫物的粗糙度。Kenyon表示，公司目前的重点是共同优化设备的稳定性和可编程性，并着眼于非易失性存储器应用。
参考
1.Adnan Mehonic等人，“氧化硅(SiO)x一种有前途的电阻开关材料?高分子学报，2018,30,1801187。https://doi.org/10.1002/adma.201801187
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