电化学金属化型阻变存储器是一种新型的存储器，因其具有高存储密度、快速的擦写速度以及超低的运行功耗而被广泛关注和研究。当前，阻变存储器的开发重点集中在探究其工作机理和提高其运行可靠性，也即主要面向商业应用市场。然而，航空工业、核工业的应用也是阻变存储器的潜在应用领域。作为分立的存储颗粒单元，阻变存储器势必将被暴露在宇宙射线和核辐射环境中，这就需要阻变存储单元具备良好的抗辐射特性。

在航空工业和核工业领域中常见的辐射源包括x射线、γ射线、高能电子、质子、重离子和中子等。中子，一种在宇宙射线和核辐射环境中大量存在的粒子，因其不携带电荷的特征而具有极强的穿透性。在中子与器件材料撞击过程中，中子与材料的原子核直接碰撞，这种破坏性的后果将威胁到材料的完整性，并最终威胁到整体器件结构。因而，对阻变存储器件的抗中子辐照特性进行深入研究是十分必要的。

图1. （a）Ag/AgInSbTe/a-C/Pt电化学金属化器件结构示意图。（b）被封装的电化学金属化阻变器件照片。（c）在东北师范大学辐射技术研究所进行中子辐照实验照片。（d）和（e）分别在不同位置进行中子辐照的器件的高低阻值、开启关闭电压的波动性。（f）不同中子注量辐照之后器件的数据保持特性。

东北师范大学徐海阳教授、王中强教授团队与中国科学院合肥物质科学研究院李刚副研究员合作，对一种典型的电化学金属化阻变器件（Ag/AgInSbTe/a-C/Pt）进行了深入的抗中子辐照特性研究。他们应用14 MeV的中子辐照具有Ag/AgInSbTe/a-C/Pt结构的阻变器件单元，并对中子辐照前后的阻变可靠性进行了详细的比较研究和辐照机理分析。如图结果所示，即使总中子注量达到2.5×1011 n/cm2，被辐照的ECM存储单元的初始电阻值、低阻态电阻值(LRS)、关闭电压和数据保持性能未见衰退；而其他的开关特性如初始化电压、高阻态电阻值(HRS)和开启电压都只显示出轻微的参数漂移现象，整体器件依然可以正常运行。通过参数对比分析，辐照诱导的Ag离子向非晶碳层的定向掺杂可以解释本实验中的中子辐照损伤效应。综上可见，Ag/AIST/a-C/pt基电化学金属化器件具有优良的抗中子辐照特性，这表明其在航空航天和核工业领域中具有应用潜力。

Neutron irradiation-induced effects on the reliability performance of electrochemical metallization memory devices

Ye Tao, Xuhong Li, Zhongqiang Wang, Gang Li, Haiyang Xu, Xiaoning Zhao, Ya Lin, Yichun Liu

J. Semicond. 2021, 42(1): 014103

doi: 10.1088/1674-4926/42/1/014103

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