專利名稱：一種憶阻器器件單元的電學(xué)特性測試系統(tǒng)及其測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子器件技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種憶阻器器件單元的電學(xué)特性測試系統(tǒng)及其測試方法。
背景技術(shù)：
1971年加州大學(xué)伯克利分校的蔡少棠教授理論最早預(yù)測了除電阻、電容、電感以
外的第四種無源電路元件--[乙阻器。它的基本特征是能夠記憶流經(jīng)的電荷，并以電阻的
變化反應(yīng)出來。由于憶阻器具備尺寸小、功耗低、速度快、非易失性等優(yōu)點(diǎn)，因此成為了下一代非易失性存儲器的重要候選。此外，憶阻器所具備的電路特性、非線性的阻變行為以及電荷記憶等特征，使得憶阻器在材料、電子、生物、化學(xué)和計算機(jī)等多個領(lǐng)域均獲得了廣泛應(yīng)用，是當(dāng)前國際研究的熱點(diǎn)之一所在。理想憶阻器的阻值會隨著流經(jīng)其的電荷量變化而變化，具體體現(xiàn)在其獨(dú)特的電學(xué)特性上。當(dāng)前，國內(nèi)外關(guān)于憶阻器的研究正如火如荼地進(jìn)行，而憶阻器器件單元的電學(xué)特性的表征至關(guān)重要，這不僅體現(xiàn)在憶阻材料、原型器件等基礎(chǔ)性研究中，而且在憶阻器的功能驗證、應(yīng)用拓展等方向也不可或缺?，F(xiàn)有技術(shù)中，對憶阻器的測試主要是依靠建立仿真模型來進(jìn)行分析和研究，例如，CN102623062A中公開了一種憶阻器仿真模型，其中采用比較器、乘法器、積分器、憶阻器等效電阻和窗函數(shù)等來構(gòu)建仿真模型，從而實現(xiàn)對憶阻器激活狀態(tài)時阻值變化狀況的檢測。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的這些憶阻器檢測方案，主要集中在對器件單元的憶阻特性的分析上，而缺乏對其他一些重要的電學(xué)特性例如憶阻器的多阻態(tài)特征、阻態(tài)切換耐久性、保持力特征等方面的有效檢測，其測試方法比較單一，不夠完善，且測量精度有待進(jìn)一步提高，并沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)測試 系統(tǒng)及其全面規(guī)范的測試方法。相應(yīng)地，在相關(guān)領(lǐng)域中存在著對憶阻器及其器件單元的電學(xué)特性測試方式作出進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷和/或技術(shù)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種憶阻器器件單元的電學(xué)特征測試系統(tǒng)及其測試方法，其中通過對測試系統(tǒng)功能組件及其測試方式的設(shè)計，相應(yīng)能夠以更高效率、便于操作的方式獲得更為全面的憶阻器電學(xué)特性，提高測量精度和自動化程度，同時具備較強(qiáng)的測試擴(kuò)展能力。按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種憶阻器器件單元的電學(xué)特性測試系統(tǒng)，該測試系統(tǒng)包括探針臺、脈沖發(fā)生器、脈沖發(fā)生模塊、源測量單元、示波器以及中央控制單元，其特征在于所述探針臺用于放置待測量的憶阻器，并在執(zhí)行測量時利用其所配備的兩根探針分別電接觸作為測試樣品的憶阻器器件單元的上、下電極；所述脈沖發(fā)生器用于根據(jù)中央控制單元的脈沖特性測試指令，產(chǎn)生電壓脈沖信號作用于測試樣品，所述源測量單元相應(yīng)對測試樣品在該脈沖信號作用后的阻值狀態(tài)進(jìn)行測量;所述脈沖發(fā)生模塊用于根據(jù)中央控制單元的交流特性測試指令，產(chǎn)生交流信號作用于測試樣品，所述示波器相應(yīng)對測試樣品在該交流信號作用下的響應(yīng)情況進(jìn)行處理，由此獲得反映測試樣品交流特征的測試結(jié)果；所述源測量單元除了執(zhí)行以上對交流特征的測量之外，還用于根據(jù)中央控制單元的直流1-V特性測試指令，產(chǎn)生一系列幅值遞增的電壓或電流激勵信號并實時測試樣品對應(yīng)的電流或電壓反饋值；或是根據(jù)中央控制單元的保持力測試測試指令，使得測試樣品處于一定阻態(tài)，并對測試樣品在無信號激勵下的阻態(tài)保持時間進(jìn)行測量。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述脈沖發(fā)生器為皮秒脈沖發(fā)生器，且其所產(chǎn)生的電壓脈沖信號的幅值范圍為一 7. 5V 7. 5V，其脈沖寬度范圍為O. 1-lOns。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述脈沖發(fā)生模塊的脈沖脈寬范圍為IOns ls，其幅值范圍為-5V 5V。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述源測量單元電流源的輸出電流/分辨率參數(shù)被設(shè)定為100nA/5pA 100mA/5 μ A，其測試范圍/分辨率參數(shù)被設(shè)定為100nA/100fA lOOmA/lOOnA ;源測量單元電壓源的輸出電壓/分辨率參數(shù)被設(shè)定為200mV/5 μ V 200V/5mV，其測試范圍/分辨率參數(shù)被設(shè)定為200mV/l μ V 200V/200 μ V。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述脈沖發(fā)生器、示波器和中央控制單元之間通過GPIB電纜彼此相連；所述探針臺與脈沖發(fā)生器、脈沖發(fā)生模塊和源測量單元之間利用同軸電纜并通過轉(zhuǎn)換連接組件相連接。按照本發(fā)明的另一方面，還提供了相應(yīng)的測試方法，該測試方法包括下列步驟(a)將待 測試的憶阻器放置在探針臺上，并利用探針臺配置的兩根探針分別電接觸作為測試樣品的憶阻器器件單元的上、下電極；(b)首先執(zhí)行對測試樣品的直流1-V特性測試源測量單元根據(jù)中央控制單元的直流1-V特性測試指令，產(chǎn)生一系列幅值遞增的電壓或電流激勵信號，并實時測試樣品對應(yīng)的電流或電壓反饋值；(c)接著，根據(jù)不同的測試要求，選擇性執(zhí)行以下測試步驟中的至少一項(Cl)脈沖發(fā)生器用于根據(jù)中央控制單元的脈沖特性測試指令，產(chǎn)生電壓脈沖信號作用于測試樣品，并利用源測量單元相應(yīng)對測試樣品在該脈沖信號作用后的阻值狀況進(jìn)行測量；(c2)脈沖發(fā)生模塊用于根據(jù)中央控制單元的交流特性測試指令，產(chǎn)生交流信號作用于測試樣品，然后利用示波器相應(yīng)對測試樣品在該交流信號作用下的響應(yīng)情況進(jìn)行處理，由此獲得反映測試樣品交流特征的測試結(jié)果；(c3)源測量單元根據(jù)中央控制單元的保持力測試測試指令，使得測試樣品處于一定阻態(tài)，并對測試樣品在無信號激勵下的阻態(tài)保持時間進(jìn)行測量。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟(b)中，源測量單元所產(chǎn)生的激勵信號包括單向和雙向激勵信號。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟(Cl)中，具體包括對測試樣品的多阻態(tài)特性、阻態(tài)切換速率和切換幅制，以及阻態(tài)切換耐久性等狀況的測試過程。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟(c3)中，通過加大溫度應(yīng)力的方式執(zhí)行加速壽命試驗，相應(yīng)對測試樣品在無信號激勵下的阻態(tài)保持時間進(jìn)行測量。總體而言，按照本發(fā)明的電學(xué)特性測試系統(tǒng)及其測試方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)1、通過構(gòu)建包括以上功能組件的電學(xué)特性整體測試系統(tǒng)，能夠便于執(zhí)行對憶阻器器件單元更為全面、規(guī)范的特性測試，實現(xiàn)對憶阻器包括直流1-V特性、脈沖特性、交流特性和保持力特性等關(guān)鍵電學(xué)特性的測量，同時能夠保證測試結(jié)果的一致性與準(zhǔn)確率；2、由于功能模塊與中央控制單元之間通過GPIB電纜相連，方便引入新的功能模塊，或進(jìn)行相應(yīng)功能模塊的升級或改造；此外，同軸電纜及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)換連接組件使得使得測試模塊與與探針臺之間能夠?qū)崿F(xiàn)更高效率的通信，并有助于提高測量精度；3、按照本發(fā)明的測試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)緊湊、自動化程度高，便于操作人員的測試操作且測試精度更高，因此尤其適用于各類憶阻器的電學(xué)特性測試用途。


圖1是按照本發(fā)明的憶阻器器件單元的電學(xué)特性測試系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a是按照本發(fā)明測試方法所獲得的憶阻器直流1-V特性的單向和雙向掃描示意圖；圖2b是按照本發(fā)明測試方法所獲得的憶阻器器件單元的電流-電壓曲線圖；圖3是按照本發(fā)明測試方法所獲得的憶阻器器件單元的電流-電壓多阻態(tài)特性曲線圖；圖4是按照本發(fā)明測試方法所獲得的憶阻器器件單元的脈沖多阻態(tài)特性曲線圖；圖5是按照本發(fā)明測試方法所獲得的憶阻器器件單元的阻態(tài)切換速率測試曲線圖；圖6是按照本發(fā)明測試方法所獲得的憶阻器器件單元的阻態(tài)切換幅值曲線圖；圖7是按照本發(fā)明測試方法所獲得的憶阻器器件單元的阻態(tài)切換耐久性曲線圖；圖8是按照本發(fā)明測試方法所獲得的憶阻器器件單元的正弦激勵響應(yīng)曲線圖；圖9是按照本發(fā)明測試方法所獲得的憶阻器器件單元的保持力曲線圖。在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中1-探針臺 2-脈沖發(fā)生器 3-脈沖發(fā)生模塊 4-源測量單元 5-示波器6-中央控制單元7-測試樣品8-GPIB電纜9-同軸電纜10-選擇開關(guān)11-偏置器
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖1是按照本發(fā)明的憶阻器器件單元的電學(xué)特性測試系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1中所示，按照本發(fā)明用于憶阻器器件單元的電學(xué)特性測試系統(tǒng)主要包括探針臺1、脈沖發(fā)生器2、脈沖發(fā)生模塊3、源測量單元4、示波器5以及中央控制單元6，并通過這些功能組件來實現(xiàn)對憶阻器包括直流1-V特性、脈沖特性、交流特性和保持力特性等在內(nèi)的更為全面、精確的電學(xué)特性測量過程。
探針臺I用于放置待測量的憶阻器測試樣品2，并在執(zhí)行測量時利用其所配備的兩根探針分別電接觸憶阻器器件單元的上、下電極。脈沖發(fā)生器2、示波器5和中央控制器6分別通過GPIB電纜8彼此相連，探針臺I與脈沖發(fā)生器2、脈沖發(fā)生模塊3、源測量單元(SMU) 4之間分別利用同軸電纜9并通過轉(zhuǎn)換連接組件相連接。所述轉(zhuǎn)換連接組件包含選擇開關(guān)10和偏置器11，用于實現(xiàn)不同測試過程之間的轉(zhuǎn)換。在一些優(yōu)選實施方式中，脈沖發(fā)生器2譬如為皮秒脈沖發(fā)生器，且其所產(chǎn)生的電壓脈沖信號的幅值范圍為一 7. 5V 7. 5V，其脈沖寬度范圍為O. Ι-lOns。脈沖發(fā)生模塊3的功能是用來產(chǎn)生脈沖波形及一些常見的交流波形，如正弦波、方波等，其脈沖脈寬范圍為IOns ls，幅值范圍為-5V 5V。對于源測量單元4，其電流源的輸出電流/分辨率參數(shù)被設(shè)定為100nA/5pA 100mA/5 μ Α,其測試范圍/分辨率參數(shù)被設(shè)定為100nA/100fA lOOmA/lOOnA ;源測量單元電壓源的輸出電壓/分辨率參數(shù)被設(shè)定為200mV/5 μ V 200V/5mV，其測試范圍/分辨率參數(shù)被設(shè)定為200mV/l μ V 200V/200 μ V。當(dāng)需要對測試樣品2執(zhí)行直流1-V特性測試時，源測量單元4根據(jù)中央控制器6所給出的直流1-V特性測試指令，產(chǎn)生一系列幅值遞增的電壓或電流激勵信號并實時測試樣品對應(yīng)的電流或電壓反饋值。

當(dāng)需要對測試樣品2執(zhí)行脈沖特性測試時，脈沖發(fā)生器2則根據(jù)中央控制單元6所給出的脈沖特性測試指令，產(chǎn)生電壓脈沖信號作用于測試樣品7，然后通過源測量單元4相應(yīng)對測試樣品2在該脈沖信號作用后的阻值狀態(tài)進(jìn)行測量，該阻值狀態(tài)具體可包括多阻態(tài)特性、阻態(tài)切換速率和切換幅制，以及阻態(tài)切換耐久性等，由此實現(xiàn)對測試樣品脈沖特性的測試過程。具體而言，所述多阻態(tài)特性的測試過程為脈沖發(fā)生器依次產(chǎn)生多個正脈沖或負(fù)脈沖信號并作用于測試樣品，然后再依次產(chǎn)生多個負(fù)脈沖或正脈沖信號作用于測試樣品，源測量單元相應(yīng)對測試樣品在這些脈沖信號作用后的阻值狀況進(jìn)行測量。所述阻態(tài)切換速率和切換幅制的測試過程為脈沖發(fā)生器在脈沖幅值不變的情況下依次變化脈沖寬度、或是脈沖寬度不變的情況下依次變化脈沖幅值并作用于測試樣品，然后通過源測量單元相應(yīng)對測試樣品在這些脈沖信號作用時的阻值變化進(jìn)行測量。所述阻態(tài)切換耐久性的測試過程為脈沖發(fā)生器交替產(chǎn)生脈沖幅值和脈寬參數(shù)相同的正、負(fù)脈沖信號并作用于測試樣品，然后通過源測量單元相應(yīng)對測試樣品在不同脈沖信號作用時的阻值進(jìn)行測量。當(dāng)需要對測試樣品執(zhí)行交流特性測試時，脈沖發(fā)生模塊3則根據(jù)中央控制單元6的交流特性測試指令，產(chǎn)生交流信號作用于測試樣品2，示波器5相應(yīng)對測試樣品在該交流信號作用下的響應(yīng)情況進(jìn)行處理，由此獲得反映測試樣品交流特征的測試結(jié)果。當(dāng)需要對測試樣品執(zhí)行保持力特性測試時，源測量單元4根據(jù)中央控制單元6的保持力測試測試指令，使得測試樣品處于一定阻態(tài)，并對測試樣品在無信號激勵下的阻態(tài)保持時間進(jìn)行測量，由此獲得保持力特性測試結(jié)果。下面將以多個具體實施例來分別說明采用本發(fā)明的測試系統(tǒng)執(zhí)行各種電學(xué)特性測試的過程。其中，作為測試樣品的憶阻器器件單元的Pt下電極薄膜的厚度為200nm，Pt上電極薄膜的厚度為200nm,中間TaOx功能薄膜的厚度約35nm,上下電極之間的直徑為10 μ m。所采用的測試單元或模塊包括型號為DP070604、由美國Tektronix制造的數(shù)字熒光示波器，其帶寬為6GHz，最高采樣率達(dá)25GS/s ;型號為S300的微控探針臺，包括探針、光學(xué)顯微鏡、微控旋鈕和真空泵等部件；型號為10070A、由美國PicosecondPulse Labs制造的皮秒脈沖發(fā)生器，其脈寬范圍/分辨率最小為O. lns/2. 5ps，脈寬范圍最大為10. 2ns ;電壓幅值范圍-7. 5V-7. 5V。實施例1由于直流1-V特征能夠直觀地反映憶阻器的整體電學(xué)特征，因此在測試過程中通常將其作為首要的測試步驟。在本實施例中，中央控制單元通過測試指令，控制源測量單元發(fā)生幅值遞增的電壓信號來測量憶阻器此時對應(yīng)的電流，電壓測試范圍為-O. 9V-0. 9V，電壓增加的步進(jìn)為O. 05V，掃描模式為雙向掃描，記錄相應(yīng)的電壓電流值可以得到電流-電壓曲線(如圖2b所示)。通過此測試曲線可以研究憶阻器器件單元的閾值電壓/電流特性、阻變特性。由圖2b可知，憶阻器發(fā)生阻值變化的閾值電壓為O. 55V/-0. 62V，高、低阻值為
10.02K Ω /0. 36K Ω。圖3所示為憶阻器器件單元的電流-電壓多阻態(tài)特性曲線，其通過多次直流1-V特性掃描得到，由圖可明確地看出憶阻器器件單元在直流作用下的多阻態(tài)特性。實施例2在本實施例中，中央控制單元發(fā)出相應(yīng)的測試指令，將實施例1中的直流1-V特性測試改為憶阻器的脈沖作用下的多阻態(tài)特性測試，具體測試參數(shù)如下正、負(fù)脈沖數(shù)分別設(shè)置為5個/5個，脈寬分別為lus/800ns，幅值分別為O. 7V/-0. 6V，其余與實施例1相同，記錄相應(yīng)的脈沖次數(shù)和電阻值得到憶阻器器件單元的多阻態(tài)特性曲線(如圖4所示)。由圖4可知，憶阻器在正脈沖作用下，阻值依次由10ΚΩ降為4ΚΩ ;在負(fù)脈沖作用下，阻值由4ΚΩ重新回到IOK Ω，且阻值在增大或減小的過程中出現(xiàn)多個阻態(tài)。實施例3在本實施例中，中央控制單元發(fā)出相應(yīng)的測試指令，將實施例1中的直流1-V特性測試改為憶阻器的阻態(tài)切換 速率與切換幅值測試，具體測試參數(shù)如下將脈沖幅值設(shè)置為IV，脈沖寬度由2ns依次增加到70ns，步進(jìn)為2ns，其余與實施例1相同，記錄相應(yīng)的脈沖寬度和電阻值得到憶阻器器件單元的阻態(tài)切換速率曲線(如圖5所示)；將脈沖寬度設(shè)置為Ius,脈沖幅值由400mV依次增加到IV,步進(jìn)為20mv,其余與實施例1相同，記錄相應(yīng)的脈沖幅值和電阻值得到憶阻器器件單元的阻態(tài)切換幅值曲線(如圖6所示)。由圖5可知，在脈沖幅值為IV的前提下，憶阻器發(fā)生阻變的所需最小脈寬約為42ns ;由圖6可知，在脈沖寬度保持為Ius的前提下，憶阻器發(fā)生阻變的所需最小幅值約為590mV。實施例4中央控制單元發(fā)出相應(yīng)的測試指令，將實施例1中的直流1-V特性測試改為憶阻器的阻態(tài)切換耐久性測試，具體測試參數(shù)如下將正、負(fù)脈沖幅值分別設(shè)置為O. 9V/-1. 0V,脈沖寬度分別設(shè)置為lus/850ns，其余與實施例1相同，記錄相應(yīng)的脈沖次數(shù)和電阻值得到憶阻器器件單元的阻態(tài)切換耐久性曲線(如圖7所示)。由圖7可知，憶阻器經(jīng)過IO4次切換，阻值仍未發(fā)生明顯的紊亂，高、低阻值約為8. 5ΚΩ/0. 95ΚΩ。實施例5中央控制單元發(fā)出相應(yīng)的測試指令，將實施例1中的直流1-V特性測試改為憶阻器的交流特性測試，具體測試參數(shù)如下設(shè)置脈沖發(fā)生模塊輸出幅值為1. 2V，頻率10Hz，記錄憶阻器器件單元的響應(yīng)曲線。圖8為所獲得的憶阻器器件單元的正弦激勵響應(yīng)曲線圖。由圖8可知，憶阻器在交流信號作用下，仍能體現(xiàn)一定的憶阻特性。
實施例6中央控制單元發(fā)出相應(yīng)的測試指令，將實施例1中的直流1-V特性測試改為憶阻器的保持力測試，具體測試方法如下通過加大溫度應(yīng)力的方式執(zhí)行加速壽命試驗,并對憶阻器器件單元的阻值進(jìn)行監(jiān)控，讀取電流為luA，采取一定周期內(nèi)抽樣的方式觀測阻值的變化情況。圖9為憶阻器器件單元在溫度約350K下的保持力曲線，其中抽樣周期為10分鐘。由圖9可知，憶阻器器件單元在350K下經(jīng)歷了約320分鐘后阻值開始發(fā)生變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種憶阻器器件單元的電學(xué)特性測試系統(tǒng)，該測試系統(tǒng)包括探針臺、脈沖發(fā)生器、脈沖發(fā)生模塊、源測量單元、示波器以及中央控制單元，其特征在于 所述探針臺用于放置待測量的憶阻器，并在執(zhí)行測量時利用其所配備的兩根探針分別電接觸作為測試樣品的憶阻器器件單元的上、下電極；所述脈沖發(fā)生器用于根據(jù)中央控制單元的脈沖特性測試指令，產(chǎn)生電壓脈沖信號作用于測試樣品，所述源測量單元相應(yīng)對測試樣品在該脈沖信號作用后的阻值狀態(tài)進(jìn)行測量；所述脈沖發(fā)生模塊用于根據(jù)中央控制單元的交流特性測試指令，產(chǎn)生交流信號作用于測試樣品，所述示波器相應(yīng)對測試樣品在該交流信號作用下的響應(yīng)情況進(jìn)行處理，由此獲得反映測試樣品交流特征的測試結(jié)果； 所述源測量單元除了執(zhí)行以上對交流特征的測量之外，還用于根據(jù)中央控制單元的直流1-V特性測試指令，產(chǎn)生一系列幅值遞增的電壓或電流激勵信號并實時測試樣品對應(yīng)的電流或電壓反饋值；或是根據(jù)中央控制單元的保持力測試測試指令，使得測試樣品處于一定阻態(tài)，并對測試樣品在無信號激勵下的阻態(tài)保持時間進(jìn)行測量。
2.如權(quán)利要求1所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖發(fā)生器為皮秒脈沖發(fā)生器，且其所產(chǎn)生的電壓脈沖信號的幅值范圍為一 7. 5V 7. 5V，其脈沖寬度范圍為O. 1-lOns。
3.如權(quán)利要求1或2所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖發(fā)生模塊的脈沖脈寬范圍為IOns ls，其幅值范圍為-5V 5V。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述源測量單元電流源的輸出電流/分辨率參數(shù)被設(shè)定為100nA/5pA 100mA/5 μ Α,其測試范圍/分辨率參數(shù)被設(shè)定為100nA/100fA 100mA/100nA ;源測量單元電壓源的輸出電壓/分辨率參數(shù)被設(shè)定為200mV/5 μ V 200V/5mV，其測試范圍/分辨率參數(shù)被設(shè)定為200mV/l μ V 200V/200 μ V。
5.如權(quán)利要求1-4任意一項所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖發(fā)生器、示波器和中央控制單元之間通過GPIB電纜彼此相連；所述探針臺與脈沖發(fā)生器、脈沖發(fā)生模塊和源測量單元之間利用同軸電纜并通過轉(zhuǎn)換連接組件相連接。
6.一種采用如權(quán)利要求1-5任意一項所述的系統(tǒng)對憶阻器器件單元執(zhí)行電學(xué)特性測試的方法，該方法包括下列步驟 Ca)將待測試的憶阻器放置在探針臺上，并利用探針臺配置的兩根探針分別電接觸作為測試樣品的憶阻器器件單元的上、下電極； (b)首先執(zhí)行對測試樣品的直流1-V特性測試源測量單元根據(jù)中央控制單元的直流1-V特性測試指令，產(chǎn)生一系列幅值遞增的電壓或電流激勵信號，并實時測試樣品對應(yīng)的電流或電壓反饋值； (C)接著，根據(jù)不同的測試要求，選擇性執(zhí)行以下測試步驟中的至少一項 (Cl)脈沖發(fā)生器用于根據(jù)中央控制單元的脈沖特性測試指令，產(chǎn)生電壓脈沖信號作用于測試樣品，并利用源測量單元相應(yīng)對測試樣品在該脈沖信號作用后的阻值狀況進(jìn)行測量; (c2)脈沖發(fā)生模塊用于根據(jù)中央控制單元的交流特性測試指令，產(chǎn)生交流信號作用于測試樣品，然后利用示波器相應(yīng)對測試樣品在該交流信號作用下的響應(yīng)情況進(jìn)行處理，由此獲得反映測試樣品交流特征的測試結(jié)果； (c3)源測量單元根據(jù)中央控制單元的保持力測試測試指令，使得測試樣品處于一定阻態(tài)，并對測試樣品在無信號激勵下的阻態(tài)保持時間進(jìn)行測量。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在步驟(b)中，源測量單元所產(chǎn)生的激勵信號包括單向和雙向激勵信號。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，在步驟(Cl)中，具體包括對測試樣品的多阻態(tài)特性、阻態(tài)切換速率和切換幅制，以及阻態(tài)切換耐久性等狀況的測試過程。
9.如權(quán)利要求6-8任意一項所述的方法，其特征在于，在步驟(c3)中，通過加大溫度應(yīng)力的方式執(zhí)行加速壽命試驗，相應(yīng)對測試樣品在無信號激勵下的阻態(tài)保持時間進(jìn)行測量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種憶阻器器件單元的電學(xué)特性測試系統(tǒng)，包括探針臺、脈沖發(fā)生器、脈沖發(fā)生模塊、源測量單元、示波器以及中央控制單元，其中探針臺的探針用于電接觸測試樣品的電極以便執(zhí)行相關(guān)測試；脈沖發(fā)生器用于產(chǎn)生電壓脈沖信號，并通過源測量單元對測試樣品的相應(yīng)阻值狀態(tài)進(jìn)行測量；脈沖發(fā)生模塊用于產(chǎn)生交流信號，并通過示波器對測試樣品的響應(yīng)情況進(jìn)行處理；源測量單元除了執(zhí)行以上對交流特征的測量之外，還用于執(zhí)行直流I-V特性測試和保持力測試測試指令。本發(fā)明還公開了相應(yīng)的測試方法。通過本發(fā)明，能夠以更高效率、便于操作的方式獲得更為全面的憶阻器電學(xué)特性，提高測量精度和自動化程度，同時具備較強(qiáng)的測試擴(kuò)展能力。
文檔編號G01R31/00GK103063950SQ201210553579
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者孫華軍, 徐小華, 繆向水, 張金箭, 王青, 沙鵬, 李人杰 申請人:華中科技大學(xué)