[发明专利]一种忆阻器器件单元的电学特性测试系统及其测试方法

权利要求书

1.一种忆阻器器件单元的电学特性测试系统，该测试系统包括探针台、脉冲发生器、脉冲发生模块、源测量单元、示波器以及中央控制单元，其特征在于：

所述探针台用于放置待测量的忆阻器，并在执行测量时利用其所配备的两根探针分别电接触作为测试样品的忆阻器器件单元的上、下电极；

所述脉冲发生器用于根据中央控制单元的脉冲特性测试指令，产生电压脉冲信号作用于测试样品，所述源测量单元相应对测试样品在该脉冲信号作用后的阻值状态进行测量；

所述脉冲发生模块用于根据中央控制单元的交流特性测试指令，产生交流信号作用于测试样品，所述示波器相应对测试样品在该交流信号作用下的响应情况进行处理，由此获得反映测试样品交流特征的测试结果；

所述源测量单元除了执行以上对交流特征的测量之外，还用于根据中央控制单元的直流I-V特性测试指令，产生一系列幅值递增的电压或电流激励信号并实时测试样品对应的电流或电压反馈值；或是根据中央控制单元的保持力测试测试指令，使得测试样品处于一定阻态，并对测试样品在无信号激励下的阻态保持时间进行测量。

2.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述脉冲发生器为皮秒脉冲发生器，且其所产生的电压脉冲信号的幅值范围为－7.5V～7.5V，其脉冲宽度范围为0.1-10ns。

3.如权利要求1或2所述的测试系统，其特征在于，所述脉冲发生模块的脉冲脉宽范围为10ns～1s，其幅值范围为-5V～5V。

4.如权利要求1-3任意一项所述的测试系统，其特征在于，所述源测量单元电流源的输出电流/分辨率参数被设定为100nA/5pA～100mA/5μA，其测试范围/分辨率参数被设定为100nA/100fA～100mA/100nA；源测量单元电压源的输出电压/分辨率参数被设定为200mV/5μV～200V/5mV，其测试范围/分辨率参数被设定为200mV/1μV～200V/200μV。

5.如权利要求1-4任意一项所述的测试系统，其特征在于，所述脉冲发生器、示波器和中央控制单元之间通过GPIB电缆彼此相连；所述探针台与脉冲发生器、脉冲发生模块和源测量单元之间利用同轴电缆并通过转换连接组件相连接。

6.一种采用如权利要求1-5任意一项所述的系统对忆阻器器件单元执行电学特性测试的方法，该方法包括下列步骤：

（a）将待测试的忆阻器放置在探针台上，并利用探针台配置的两根探针分别电接触作为测试样品的忆阻器器件单元的上、下电极；

（b）首先执行对测试样品的直流I-V特性测试：源测量单元根据中央控制单元的直流I-V特性测试指令，产生一系列幅值递增的电压或电流激励信号，并实时测试样品对应的电流或电压反馈值；

（c）接着，根据不同的测试要求，选择性执行以下测试步骤中的至少一项：

（c1）脉冲发生器用于根据中央控制单元的脉冲特性测试指令，产生电压脉冲信号作用于测试样品，并利用源测量单元相应对测试样品在该脉冲信号作用后的阻值状况进行测量；

（c2）脉冲发生模块用于根据中央控制单元的交流特性测试指令，产生交流信号作用于测试样品，然后利用示波器相应对测试样品在该交流信号作用下的响应情况进行处理，由此获得反映测试样品交流特征的测试结果；

（c3）源测量单元根据中央控制单元的保持力测试测试指令，使得测试样品处于一定阻态，并对测试样品在无信号激励下的阻态保持时间进行测量。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤（b）中，源测量单元所产生的激励信号包括单向和双向激励信号。

8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在步骤（c1）中，具体包括对测试样品的多阻态特性、阻态切换速率和切换幅制，以及阻态切换耐久性等状况的测试过程。

9.如权利要求6-8任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤（c3）中，通过加大温度应力的方式执行加速寿命试验，相应对测试样品在无信号激励下的阻态保持时间进行测量。