二元金属氧化物 篇1
阻变存储器 (Resistive Random AccessMemory, RRAM) 利用材料在电信号的激励下出现不同的电阻状态来进行数据存储。阻变存储器的结构一般为金属 - 绝缘层 - 金属的三明治结构 , 两层金属被用作上下电极。当在上下电极之间加上合适的电信号时 , 中间绝缘层的阻值可以发生可控的变化。已经发现有许多的材料都可以被用作阻变层 , 比如PCMO复杂氧化物、三元钙钛矿氧化物、有机材料、固态电解质材料还有二元金属氧化物。其中二元金属氧化物材料由于具有组份简单、易于生长控制、与CMOS工艺兼容等优点成为最受欢迎的材料。
2 国外相关专利申请情况
2002年12月03夏普首先 提出了关于 二元金属 氧化物的 专利申请(JP2002351832A),其阐述了利用二元金属氧化金属电阻值能够依照施加在其上的电压的变化而实现可逆的转换,从而达到数据的读写操作 ;在2003年6月3日,韩国三星专利申请(KR20030035562A)提出将二元金属氧化物阻变存储器结合于晶体管上,进一步完善了阻变存储器的结构,使得其更趋向于工业化。2004年4月23日夏普专利申请(JP2005123111A)提出使用脉冲电极改变阻变层的阻值 ;而在2005-2010年间,日本富士通,日本三菱,日本电信,日本松下等公司也相继加入了该阻变存储器的研发并申请了多个相关专利。同时期内,美国知名的闪存制造商桑迪士克公司也加入了二元金属氧化物阻变存储器的研究和专利申请。其中,日本和韩国的申请主要针对该金属氧化物存储器件的结构特点做出改进而美国公司对该金属氧化物阻变存储器的专利申请则更倾向于生产工艺。从上述的技术发展脉络可以看出,国外的金属氧化物阻变存储器技术具备了较为成熟的器件结构,并已经能够结合晶体管工艺形成阵列式结构,其基本具备了工业化生产的可能。
3 中国相关专利的申请情况
国内的相 关申请主 要是基于 产品结构对二元金属氧化物阻变存储器的器件结 构进行改 进。如2009年12月1日中国科 学院微电 子研究所 的(CN200910077518):提出令阻 变存储器具 有自整流 效应 ;2010年12月17日上海新储集成电路有限公司的专利CN201010592942 :提出对阻变层掺杂纳米晶体,提高阻变材料特性 ;2012年3月7日中国科学院微电子研究所的专利申请(CN201210058676):提出采用 多层层叠的阻变结构 ;2013年12月31日,上海集成电路研发中心有限公司的专利申请(CN201310753976):提出了阻变存储器的多值存储。
对比国内与国外的技术发展脉络可以看出,国内申请的技术内容一般都是基于国外申请的理论基础进行改进或替代,其创造性的高度相对较低。同时国内申请更注重产品的结构和材料特点,而对具体生产工艺研究创新相对薄弱。简单来说,国内申请对二元金属氧化物阻变存储器的研究仍主要停留着理论模式阶段,距离可实施生产仍有具有较长的距离。与此相比,国外申请在经过了一个理论模型发展阶段后已经在实际生产上做出了可观的研究成果并申请了相关专利。
4 结束语
而在分析了全球及国内关于二元金属氧化物阻变存储器的专利申请情况后,我们可以看到国内在该领域的技术发展相对于国外起步较晚,且国内技术仍然集中在理论模型阶段,而国外的相关专利申请已经在向产业化发展,申请技术更趋向于生产工艺。综上所述,当阻变存储器成为了下一代存储时,中国的相关制造商不得不面临与现有硬盘市场想类似的局面。
摘要：阻变式存储器(resistive random access memory,RRAM)是以材料的电阻在外加电场作用下可在高阻和低阻态之间实现可逆转换为基础的一类前瞻性下一代非挥发存储器。其存储材料层以二元金属氧化物最具有显著优势。它组分简单,工艺上同于控制,并且和CMOS工艺具有良好的兼容性。本文从专利文献作为切入口,对基于二元金属氧化物阻变存储器的技术发展进行了统计分。
金属氧化物避雷器失效分析 篇2
关键字： MOA； 失效模式； 内因分析； 外因分析
中图分类号：TM206 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）06（a）-0000-00
1 内因分析
MOA失效的内因分析就是研究压敏电阻的微观失效原理。ZnO压敏电阻的非线性保持能力与晶粒的大小和晶界结构的均匀性有关，非线性源于晶界效应。当突破了失效的多个局部临近点，才会有可能导致热崩溃的阻值退化，以及局部热穿孔、电穿孔乃至炸裂失效，这说明了平均功率和热阻是影响电阻特性和寿命的两个重要指标。由公式可知，阀片的非线性系数 比较小时，串并联中的各级阀片发热分布是不平衡的。
（1）
式（1）中， 和 表示流过电流为 时换算得到的单阀片两端电压。从公式中可以看出，当其非线性系数降低到一定值时，电压分布的微小差异将导致电流的分布差异很大，由此说明： 某单一阀片的失效将会使得其它各阀片的发热极为不平衡。
在电网中，MOA工作时经常会受到不同程度的冲击，如果冲击强度比较小时，泄漏区域段的伏安特性会出现“极化”现象，此阶段是可逆的。低电压情况下电阻的泄漏区域无大的改变，一定条件下可以恢复。
如果冲击强度过大，可能导致MOV的晶界层势垒发生不可逆转的变化，一些较为薄弱的势垒将被破坏，再次遭遇强电流冲击时，MOV的保护特性将发生变化，如果更加严重，就处于失效状态了。在技术规范《交流无间隙金属氧化物避雷器》（GB11032-2010）中，规定了压敏电压 下降10%的电压值（这里表示为 ）作为判断MOA失效的临界电压值[1]。
除了强电流的冲击作用，系统正常工作电压 对MOA长期的累积效应，也会造成压敏电阻的伏安特性发生一定程度的劣化，相对工频电压而言，避雷器的泄漏电流中既含有阻性分量，也含有容性分量。与容性分量相比，虽然泄漏电流中阻性分量要小很多，然而随着MOA使用年限的不断增加，功率损耗可能逐渐增大，也使得压敏电阻产生老化甚至劣化现象。
另一方面，连续冲击电流产生功率损耗，功率损耗的累计增加引起避雷器内部温升，会进一步加速压敏电阻的老化。在过去，评定压敏电阻性能，往往看重通流指标，忽略或不够重视平均功率和热阻这两个参数，最终往往导致避雷器使用不当，压敏电阻的失效概率增大。
2 外因分析
MOA的状态主要是与外部参数的配合关系决定的，若其非线性电阻特征曲线稳定，即小时域内，避雷器的工作状态由电网参数决定；若其特征曲线从大时域来看发生变化，则是受电网长期过电压以及外部环境所致。下面对外部影响参数分别加以分析。
（1）瓷套污秽
MOA在较大污秽情况下运行可能发生三种情况：即外部闪络现象，内部的局部放电，以及内部电阻片的温度升高。其中，放电效应是由避雷器内外径向电场改变或分布不均匀引起的，而ZnO阀片的温升则是由MOA外表面上的污秽层引起的非线性的暂态电压分布所导致的。阀片电流密度J随时间的变化特征与电场强度的变化密切相关[2]，当遭遇到较大的脉冲电压后，其响应为：
（2）
由此可以说明，阀片周围的电场强度会影响阀片的电流密度，进而改变阀片电阻的非线性特性，而瓷套的污秽可以改变阀片周围的电场强度大小以及分布的不均匀性。
（2）受潮
经过试验表明，MOA内部受潮直接造成阀片外表壁电流增大，功耗增加，散热增大，导致电阻片更易被热击穿或热穿孔，加速了MOA老化过程，同时由于避雷器瓷套内部温度骤增，可能使得内部压强过大而发生爆炸。此外，瓷套外壁的过度潮湿将对瓷套内间隙的电容分布造成影响，从而造成避雷器的动作特性降低，稳定性变差，保护动作频度增加，更易受到暂态过电压危害，进一步加速避雷器老化乃至失效[3]。
（3）强电流冲击
强电流冲击对避雷器的影响较大，因此雷击次数也是避雷器在线监测的一个重要指标。
（4）电网参数
暂态过电压和各次谐波对无间隙MOA影响较大。无间隙MOA的拐点电压（这里近似将参考电压作为拐点电压）偏低，仅为2.21～2.56倍的最大相电压 ，而暂态过电压可达2.5～3.5倍 [4]。
（5）机械振动
自然灾害（如台风、地震等）也有可能造成避雷器的安装损坏，从而影响避雷器的运行。
3 结论
通过MOA内因分析，只有突破了失效的多个局部临近点，才会有可能导致热崩溃的阻值退化，以及局部热穿孔、电穿孔乃至炸裂失效，这说明了平均功率和热阻是影响电阻特性和寿命的两个重要指标。通过外因分析，各项条件的改变，会改变MOA运行情况下的工作特征，尤其是电容电感特性，电位分布不均匀性，系统性和特性表征的外因主导性，从而使MOA逐步失效。
参考文献：
[1] GrandkeT.Interprolation algorithms for diserete four iertransforms of weighted signals.IEEETransonIM，2003，32：350-355.
[2] 杨晓东.氧化锌避雷器监测方法分析.新疆电力技术，2008，（2）：26-29.
[3] 周龙，文远芳.MOA在线检测与诊断技术的方法分析.电瓷避雷器，2012，（2）：45-47.
二元金属氧化物 篇3
二氧化碳水二元混合流体的分子动力学模拟研究
对二氧化碳、水的二元混合流体进行分子动力学模拟, 研究了温度、压强、浓度条件变化对二氧化碳水二元混合流体性质的影响. 所得计算结果与实验值符合得非常好. 分析结果得出, 混合物中水的自扩散系数与二氧化碳的自扩散系数随压强增大而减小, 混合物中水的径向分布函数受温度、压强的影响较二氧化碳显著, 水中的H与二氧化碳中的.O形成的氢键作用力随温度增加而增强, 随水的浓度增加而减弱.
作 者：俞联梦 刘锦超 YU Lian-meng LIU Jin-chao 作者单位：俞联梦,YU Lian-meng(四川大学原子与分子物理研究所,四川成都,610065)刘锦超,LIU Jin-chao(四川光和能源技术开展有限公司,四川成都,610065)
刊 名：西南民族大学学报（自然科学版） ISTIC英文刊名：JOURNAL OF SOUTHWEST UNIVERSITY FOR NATIONALITIES(NATRUAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)： 35(6) 分类号：O645 关键词：分子动力学 CO2 H2O 二元混合流体