一种阻变存储器预处理方法及装置与流程

本申请涉及存储技术领域，尤其涉及一种阻变存储器预处理方法及装置。

背景技术：

阻变存储器(resistiverandomaccessmemory，rram)为一种新型的存储器，利用金属氧化物在不同的电压下，阻值变化引起的电流差异实现数据存储。

rram在出厂前需要进行预处理完成rram的初始化，增大rram中阻变层的氧空位浓度。rram在进行预处理时，需要施加比rram工作电压更大的处理电压，较大的处理电压增加了rram外围电路的复杂度，提高了rram外围电路设计难度和成本。

为此，需要尽量减小rram在进行预处理时所采用处理电压，目前常见的有如下两种方式：

方式一、改变rram的制备方法。在rram的制备过程中，进行退火处理，增加rram中阻变层中氧空位的浓度。

方式二、对rram交替多次施加小于rram工作电压的正向电压和反向电压，在施加正向电压和反向电压的过程中，在阻变层中积累氧空位。

但这两种方式，在增大rram中阻变层的氧空位浓度也会加大rram的弛豫现象，也就是说，在进行预处理之后，rram中氧空位和氧离子会发生复合，这样会降低rram的可靠性。

技术实现要素：

本申请提供一种阻变存储器预处理方法及装置，用以减少rram预处理过程中的弛豫现象。

第一方面，本申请实施例提供了一种阻变存储器预处理方法，该方法可以由预处理装置执行，首先，预处理装置可以调整阻变存储器的温度，将阻变存储器的温度调整为第一处理温度；之后，预处理装置可以在第一处理温度下对阻变存储器施加处理电压，在处理电压的作用下阻变存储器的电阻可以发生变化，从第一电阻转变为第二电阻。

通过上述方法，预处理装置在对阻变存储器进行预处理的过程中调整了阻变存储器的温度，使得产生的氧空位的迁移距离更大，不容易发生复合，进而减少了阻变存储器中的弛豫现象。

在一种可能的实现方式中，预处理装置在对阻变存储器进行预处理之前，可以先确定进行预处理的第一处理温度以及处理电压。示例性的，预处理装置可以根据阻变存储器的阻变层的厚度和材料特性确定第一处预处理装置理温度和处理电压。

通过上述方法，预处理装置可以基于阻变存储器本身的特性确定预处理所需要的第一处理温度和处理电压，能够保证预处理操作的成功率。

在一种可能的实现方式中，第一处理温度和处理电压满足：

其中，v是处理电压；t为处理电压的施加时间；h为阻变层的厚度；t为第一处理温度，k玻尔兹曼常数，e为自然常数；d是离子在阻变层中的扩散系数；ea是离子在阻变层中的跃迁激活能，q为阻变层中离子的电荷量，d和ea为阻变存储器的阻变层的材料特性。

通过上述方法，预处理装置可以通过上述公式较为便捷的确定出第一处理温度和处理电压。

在一种可能的实现方式中，若在第一处理温度下对阻变存储器施加处理电压后，阻变存储器的电阻未达到第二电阻。预处理装置可以再次进行预处理，例如，预处理装置可以继续调整阻变存储器的温度，将第一处理温度调整为第二处理温度，其中第二处理温度高于第一处理温度；之后，在第二处理温度下对阻变存储器施加处理电压。

通过上述方法，在首次预处理失败的情况下，预处理装置可以继续调整阻变存储器的温度，继续进行预处理，可以有效保证预处理操作的成功率。

在一种可能的实现方式中，预处理装置在根据阻变存储器的阻变层的厚度和材料特性确定第一处理温度和处理电压之后，调整阻变存储器的温度之前，还可以对第一处理温度和/或处理电压进行更新。具体如下：

调整一、预处理装置可以根据第一电阻与阻变存储器的标准电阻的关系，更新第一处理温度，阻变存储器的标准电阻是根据阻变存储器的阻变层的电阻率、长度以及横截面积确定的。

调整二、预处理装置可以根据阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻的关系，更新处理电压。

通过上述方法，预处理装置根据第一电阻与阻变存储器的标准电阻的关系更新第一处理温度和/或处理电压，可以确保后续预处理时第一处理温度以及处理电压的准确性，以保证能够较为高效的完成阻变存储器的预处理操作。

在一种可能的实现方式中，预处理装置在将阻变存储器的温度调整为第一处理温度时，可以先升高阻变存储器的温度，并定期或实时检测阻变存储器的温度；当检测到阻变存储器的温度变为第一处理温度，停止升高阻变存储器的温度，并保持阻变存储器的温度。

同样的，预处理装置在将阻变存储器的温度从第一处理温度调整为第二处理温度时，也可以先升高阻变存储器的温度，并定期或实时检测阻变存储器的温度；当检测到阻变存储器的温度变为第二处理温度，停止升高阻变存储器的温度，并保持阻变存储器的温度。

通过上述方法，预处理装置可以监控阻变存储器的温度，保证阻变存储器的温度可以准确的达到第一处理温度以及第二处理温度。

在一种可能的实现方式中，第一处理温度可以高于室温，也就是大于25度。第一处理温度可以小于150度。示例性的，第一处理温度的范围为{80度，150度}。

通过上述方法，第一处理温度高于室温，保证预处理装置可以在较高的温度条件下，完成预处理操作。

第二方面，本申请实施例还提供了一种预处理装置，有益效果可以参见第一方面的描述此处不再赘述。该装置具有实现上述第一方面的方法实例中行为的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。在一个可能的设计中，所述装置的结构中包括温控模块、电压控制模块、以及处理模块，这些单元可以执行上述第一方面方法示例中的相应功能，具体参见方法示例中的详细描述，此处不做赘述。

第三方面，本申请实施例还提供了一种预处理装置，有益效果可以参见第一方面的描述此处不再赘述。所述通信装置的结构中包括处理器和存储器，还可以包括收发器，所述处理器被配置为支持所述终端设备执行上述第一方面方法中相应的功能。所述存储器与所述处理器耦合，其保存所述预处理装置必要的程序指令和数据。所述收发器，用于与其他设备进行通信，如接收用于指示对阻变存储器进行预处理的指令、发送预处理成功或失败的指令等。

第四方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。

第五方面，本申请还提供一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。

第六方面，本申请还提供一种计算机芯片，所述芯片与存储器相连，所述芯片用于读取并执行所述存储器中存储的软件程序，执行上述各方面所述的方法。

附图说明

图1为一种阻变存储器的结构示意图；

图2为本申请提供的一种阻变存储器预处理方法示意图；

图3a～3b为本申请提供的25度，处理电压为2.5v，处理时间为1us下，预处理后阻变存储器中导电细丝区域氧空位和氧离子的分布示意图；

图4a～4b为本申请提供的125度，处理电压为2.5v，处理时间为1us下，预处理后阻变存储器中导电细丝区域氧空位和氧离子的分布示意图；

图5为本申请提供的处理温度t与处理电压v的关系示意图；

图6为本申请提供的不同处理温度下，预处理后的阻变存储器电阻的变化示意图；

图7为本申请提供的一种预处理装置的结构示意图；

图8为本申请提供的另一种预处理装置的结构示意图；

图9为本申请提供的一种预处理系统的结构示意图。

具体实施方式

本申请提供了一种阻变存储器预处理方法及装置，用以增大rram中阻变层的氧空位浓度，降低rram的弛豫现象。

阻变存储器在不同的电压下，阻值会发生改变，导致电流变大或变小，通过电流的大小变化实现数据存储。如图1所示，为阻变存储器的结构示意图，阻变存储器包括上电极、下电极，以及介于上下电极之间的阻变层。该阻变层的材料通常为氧化物，在本申请实施例中仅是以氧化物构成的阻变层为例进行说明，对于其他材料构成的阻变层本申请实施例也同样适用。

阻变存储器在初始状态时，通常处于高阻态，当在上电极上施加电压时，在电场的作用下，阻变层中氧化物中的化学键断裂，氧离子脱离原来位置形成氧空位，随着氧空位缺陷浓度的逐渐增多。阻变层中会形成一条导电的由氧空位构成的导电细丝，该导电细丝连通阴极和阳极。阻变存储器会由高阻态转变为低阻态。当在下电极施加电压时，氧离子与氧空位复合，导电细丝断裂，阻变存储器由低阻态转变为高阻态。

由上可知，阻变存储器能够作为存储器需要通过改变阻变层中氧空位的浓度变化改变阻值，氧空位的浓度是影响阻变存储器性能的一个重要因素。阻变存储器在出厂前，需要进行预处理，以增加阻变存储器中阻变层的氧空位浓度，但是由于现在进行预处理的方式容易引起弛豫现象。弛豫现象是指阻变层中的氧空位和氧离子复合，导致氧空位的浓度降低。发生弛豫现象会使得阻变层的氧空位浓度不能准确的增加到设定的数值，导致阻变存储器的可靠性变差。

为此，在本申请实施例中，预处理装置可以调整阻变存储器的温度，将阻变存储器的温度调整为处理温度，之后，在处理温度下对阻变存储器施加处理电压，该处理电压可以降低该阻变存储器的电阻，用于将阻变存储器从第一电阻转变为第二电阻，电阻的转变说明阻变存储器中氧空位的浓度增加，另外，由于在预处理的过程中调整了阻变存储器的温度，使得产生的氧空位不容易发生复合，进而减少了阻变存储器中的弛豫现象。

下面结合附图2所示，对本申请实施例提供一种阻变存储器预处理方法进行说明，如图1所示，该方法包括两个阶段，第一阶段为准备阶段(如步骤201)，第二阶段为预处理阶段(如步骤202～步骤203)。

步骤201：预处理装置确定处理温度和处理电压。

步骤202：预处理装置将阻变存储器的温度调整为处理温度。

步骤203：预处理装置在所述处理温度下对阻变存储器施加处理电压，在该处理电压下，阻变存储器的电阻可以从第一电阻变为第二电阻。

预处理装置在执行步骤201时可以先获取阻变存储器的基本特性，例如阻变存储器的电阻、阻变存储器中阻变层的厚度以及阻变存储器的阻变层的材料特征等，在本申请实施例中以阻变存储器在进行预处理之前的电阻是第一电阻为例进行说明。

本申请实施例并不限定预处理装置检测阻变存储器的电阻的方式。例如，预处理装置可以向阻变存储器施加直流电压r，并检测阻变存储器在直流电压r下的电流i，逐渐增加直流电压r，检测不同直流电压r下阻变存储器电流i，获取r-1曲线，之后，根据欧姆定律确定阻变存储器的电阻。又例如，阻变存储器的阻值也可以是一个经验值。

阻变存储器中阻变层的厚度可以是在制备阻变存储器时记录的，阻变存储器的阻变层的材料特征与阻变层的材料有关，是阻变层的材料的特有属性，包括但不限于：离子在阻变层中的扩散系数、离子在阻变层中的跃迁激活能、阻变层的材料密度等。

预处理装置可以依据阻变存储器的一些特性确定预处理时的处理温度和处理电压。示例性的，预处理装置可以根据阻变存储器的阻变层的厚度和材料特性确定处理温度和处理电压。

下面列举一种根据阻变存储器的阻变层的厚度和材料特性确定处理温度和处理电压的方式：

处理温度t和处理电压v满足如下公式：

其中，t为处理电压的施加时间(简称为处理时间)；h为阻变层的厚度；k玻尔兹曼常数，e为自然常数；d是离子在阻变层中的扩散系数；ea是离子在阻变层中的跃迁激活能，q为阻变层中离子的电荷量。

需要说明的是，在对阻变存储器进行预处理时，施加的处理电压可以是脉冲电压，公式(1)中的v可以看做脉冲电压的高度(也可以称为大小)，t可以理解为脉冲电压的宽度(也就是该脉冲电压的持续时间)。

由公式(1)可知，t越高，v与t的乘积越大。预处理装置可以根据公式(1)，将t设置为一个固定值，并获取对应的v、t。预处理装置也可以根据公式(1)，将v、t设置为固定值，并获取对应的t。

应需注意的是，由于后续需要将阻变存储器的温度调整到t，t过大或过小都会对阻变存储器的特性有一定影响，t过大，会导致阻变存储器的漏电流增大，造成阻变存储器的损坏。t过小，无法影响阻变层中离子的迁移速度，进而无法产生较多的氧空位。可以预先设置处理温度的有效范围，在处理温度的有效范围内选择适宜的t，作为一种可能的实施方式，处理温度可以高于室温，也就是大于25度。处理温度的最大值本申请实施例并不限定，为了保证阻变存储器不会在高温条件下发生损坏，处理温度可以小于150度。

作为一种可能的实施方式，处理温度的范围可以为{80度，150度}。

在确定了处理温度t、处理电压v以及处理时间t后，预处理装置可以直接执行步骤202，也可以在执行步骤202之前，对确定的处理温度t、处理电压v或处理时间t进行更新，利用更新后的处理温度t、处理电压v或处理时间t执行步骤202和步骤203。

利用公式(1)确定的处理温度t、处理电压v以及处理时间t与阻变存储器的阻变层的厚度和材料特性有关，而阻变存储器的阻变层的厚度和材料特性也是决定阻变存储器的标准电阻的因素，也就是说，处理温度t、处理电压v以及处理时间t与阻变存储器的标准电阻是相关的。

其中，阻变存储的标准电阻是根据阻变存储器的阻变层的电阻率ρ、长度l以及横截面积s确定的。示例性的，阻变存储的标准电阻rb＝ρl/s。阻变层的电阻率ρ与阻变层的材料特性(如离子在阻变层的扩散系数、离子在所述阻变层中的跃迁激活能等)有关。

但在阻变存储器实际制备时，制备工艺、制备环境等一些因素的影响，阻变存储器的阻变层的一些属性会发生变化(如影响阻变材料的氧空位的分布)，这样变化会导致阻变存储器在进行预处理前的第一电阻与阻变存储器的标准电阻存在差异。若这种差异较大，会使得确定的处理温度t、处理电压v以及处理时间t不准确。

故而，预处理装置可以根据阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻的关系，更新处理温度t、处理电压v或处理时间t。

下面分别对处理温度t、处理电压v或处理时间t的更新方式进行说明：

1、更新处理温度t。

情况一、若阻变存储器的第一电阻大于阻变存储器的标准电阻，且阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻的差值大于第一设定值，增大处理温度t。

阻变存储器的第一电阻比阻变存储器的标准电阻大，说明阻变存储器中阻变层中离子的迁移能力变差；阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻的差值超过第一设定值，说明阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻之间的差异较大，这里并不限定第一设定值的具体大小，可以根据实际场景进行设置。

在这种情况下，预处理装置可以增加处理温度t，提高离子在阻变层中的迁移能力。这里并不限定增大处理温度t的幅度，可以是一个固定值，也可以是与阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻的差值大小有关的值，本申请实施例并不限定增大处理温度t的方式以及增大处理温度t的幅度。

例如，若确定的处理温度t为80度，预处理装置可以以10度为幅度，升高处理温度t。

情况二、若阻变存储器的第一电阻小于阻变存储器的标准电阻，且阻变存储器的标准电阻与阻变存储器的第一电阻的差值大于第二设定值，降低处理温度t。

阻变存储器的第一电阻比阻变存储器的标准电阻小，说明阻变存储器中阻变层中离子的迁移能力变好；阻变存储器的标准电阻与阻变存储器的第一电阻的差值超过第二设定值，说明阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻之间的差异较大，这里并不限定第二设定值的具体大小，可以根据实际场景进行设置。

在这种情况下，预处理装置可以降低处理温度t，降低离子在阻变层中的迁移能力。这里并不限定降低处理温度t的幅度，可以是一个固定值，也可以是与阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻的差值大小有关的值，本申请实施例并不限定降低处理温度t的方式以及降低处理温度t的幅度。

作为一种可能的实施方式，预处理装置可以将阻变存储器的温度降低到室温，之后，从室温开始以10度为幅度，逐渐升温，每升温一次，可以在升高的处理温度下，施加处理电压，进行预处理。这里并不限定升温的次数，在这情况下，可以对阻变存储器进行多次预处理，直至阻变存储器的电阻转变为第二电阻。需要说明的是，从室温开始升温后的处理温度可以低于t。

2、更新处理电压v。

情况一、若阻变存储器的第一电阻大于阻变存储器的标准电阻，且阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻的差值超过第一设定值，增大处理电压v。

在这种情况下，预处理装置可以增大处理电压v，提高离子在阻变层中的迁移能力。这里并不限定增大处理电压v的幅度，可以是一个固定值，也可以是与阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻的差值大小有关的值，本申请实施例并不限定增大处理电压v的方式以及增大处理电压v的幅度。

例如，若确定的处理电压v为1.5v，预处理装置可以以0.2伏为幅度，增加处理电压v。

情况二、若阻变存储器的第一电阻小于阻变存储器的标准电阻，且阻变存储器的标准电阻与阻变存储器的第一电阻的差值超过第二设定值，降低处理电压v。

在这种情况下，预处理装置可以降低处理电压v，降低离子在阻变层中的迁移能力。这里并不限定降低处理电压v的幅度，可以是一个固定值，也可以是与阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻的差值大小有关的值，本申请实施例并不限定降低处理电压v的方式以及降低处理电压v的幅度。

作为一种可能的实施方式，预处理装置可以将处理电压降低到较小值，之后，从该较小值开始采用等量递增的方式逐渐提高处理电压，每提高一次处理电压，可以在处理温度t下，施加提高后的处理电压，进行预处理。这里并不限定提高的次数，在这情况下，可以对阻变存储器进行多次预处理，直至阻变存储器的电阻转变为第二电阻。需要说明的是，从较小值逐渐提高的处理电压可以低于v。

3、更新处理时间t。

情况一、若阻变存储器的第一电阻大于阻变存储器的标准电阻，且阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻的差值超过第一设定值，增大处理时间t。

在这种情况下，预处理装置可以加长处理时间t，增加离子在阻变层中的迁移时长，以增加离子在阻变层中的迁移距离。这里并不限定增大处理时间t的增大幅度，可以是一个固定值，也可以是与阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻的差值大小有关的值，本申请实施例并不限定增大处理时间t的方式以及增大处理时间t的幅度。

例如，若确定的处理时间t为500纳秒，预处理装置可以以100纳秒为幅度，增加处理时间t。

情况二、若阻变存储器的第一电阻小于阻变存储器的标准电阻，且阻变存储器的标准电阻与阻变存储器的第一电阻的差值超过第二设定值，缩短处理时间t。

在这种情况下，预处理装置可以缩短处理时间t，减小离子在阻变层中的迁移时长，以减少离子在阻变层中的迁移距离。这里并不限定降低缩短处理时间t的幅度，可以是一个固定值，也可以是与阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻的差值大小有关的值，本申请实施例并不限定缩短处理时间t的方式以及缩短处理时间t的幅度。

预处理装置可以根据阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻的关系，更新处理温度t、处理电压v或处理时间t中的一个参数，也可以更新处理温度t、处理电压v或处理时间t中的多个参数。

预处理装置在更新了处理温度t、处理电压v或处理时间t之后，利用更新后的处理温度t、处理电压v或处理时间t执行步骤202，调整阻变存储器的温度。示例性的，预处理装置可以对阻变存储器进行加热，升高阻变存储器的温度，检测阻变存储器的温度，直至检测的阻变存储器的温度达到处理温度t；当阻变存储器的温度达到处理温度t后，预处理装置可以对阻变存储器进行保温，使阻变存储器的温度保持在处理温度t。

在本申请实施例中，可以在阻变存储器周围设置加热板以及保温材料，预处理装置可以通过控制加热板对阻变存储器加热。预处理装置在检测阻变存储器的温度时，可以通过检测阻变存储器的衬底的温度，将阻变存储器衬底的温度作为阻变存储器的温度。其中，阻变存储器的衬底是指阻变存储器的载体。当检测到阻变存储器的温度达到处理温度t后，可以停止对阻变存储器加热，利用保温材料对阻变存储器进行保温。

需要说明的是，预处理装置在对阻变存储器加热以及检测阻变存储器的温度时，阻变存储器的温度与处理温度t之间允许有较小的差异(具体的差值可以根据所在场景设定，本申请实施例并不限定)。同样的，预处理装置可以对阻变存储器进行保温时，阻变存储器的温度也可以存在一定的波动，而非严格的保持在处理温度t。

预处理装置在检测到阻变存储器的温度达到处理温度t后，可以对阻变存储器施加处理电压v，如可以在处理时间t内施加处理电压v。

若施加的处理电压v为脉冲电压，在对阻变存储器进行预处理时，可以对阻变存储器多次施加处理时间为t的处理电压v，这里施加的次数可以理解为脉冲个数，脉冲个数可以是预先设定的值，本申请并不限定脉冲个数的具体数值。

在处理温度t下施加处理电压v，可以加快阻变存储器中阻变层中氧空位的浓度，氧空位的浓度增大，阻变存储器的电阻也会降低。在本申请实施例中以施加处理电压v可以使阻变存储器的阻值从第一电阻变为第二电阻。

其中，本申请实施例并不限定第二电阻的具体数值，第二电阻可以为一个经验值，该经验值与阻变存储器的限制电流有关。

预处理装置可以在对阻变存储器施加处理电压v后，检测阻变存储器的电阻，确定阻变存储器的电阻是否变为第二电阻，若阻变存储器的电阻变为第二电阻，阻变存储器的预处理操作成功。否则，阻变存储器的预处理操作失败。

若在处理温度t施加处理电压v的情况下，阻变存储器的预处理操作失败，预处理装置可以放弃对该阻变存储器进行预处理，也可以对该阻变存储器进行二次预处理。

预处理装置对该阻变存储器进行二次预处理时，可以调整处理温度t、处理电压v或处理时间t。

下面对再次进行二次预处理时，处理温度t、处理电压v或处理时间t的调整方式进行说明：

1)、处理温度t升高为处理温度t1。

阻变存储器的阻值没有从第一电阻转变为第二电阻说明阻变存储器的电阻并没有降低到第二电阻，之前预处理后的阻变存储器的电阻还较大。

预处理装置可以升高二次预处理时的处理温度，将处理温度t调整为处理温度t1。也就是说，将阻变存储器的温度调整为处理温度t1。处理温度t1的具体数值本申请实施例并不限定，例如，处理温度t1可以是基于处理温度t1增加了固定值后确定的。

预处理装置在处理温度t1下对阻变存储器施加处理电压v(若调整处理温度的同时，也调整了处理电压，此处的处理电压可以为v1)。若处理电压为脉冲电压，可以在处理温度t1下对阻变存储器施加处理时间t(若调整处理温度的同时，也调整了处理时间，此处的处理时间可以为t1)的处理电压v(或v1)。其中，t1以及v1可参见下文中的说明。

2)、处理电压v升高为处理电压v1。

预处理装置可以升高二次预处理时的处理电压，将处理电压v调整为处理电压v1。处理电压v1的具体数值本申请实施例并不限定，例如，处理电压v1可以是基于处理电压v增加了固定值后确定的。

预处理装置在处理温度t(若调整处理电压的同时，也调整了处理温度，此处的处理温度可以为t1)下对阻变存储器施加处理电压v1。若为脉冲电压，可以在处理温度t(或t1)下对阻变存储器施加处理时间为t(若调整处理电压的同时，也调整了处理时间，此处的处理时间可以为t1)的处理电压v1。

3)、处理时间t增加为处理时间t1。

预处理装置可以增加二次预处理时的处理时间，将处理时间t调整为处理时间t。处理时间t1的具体数值本申请实施例并不限定，例如，处理时间t1可以是基于处理时间t增加了固定值后确定的。

预处理装置在处理温度t(或t1)下对阻变存储器施加处理时间为t1的处理电压v。

预处理装置在进行二次预处理后，可以检测阻变存储器的电阻，确定阻变存储器的电阻是否变为第二电阻，若阻变存储器的电阻变为第二电阻，阻变存储器的二次预处理操作成功。否则，阻变存储器的二次预处理操作失败。

若阻变存储器的二次预处理操作失败，预处理装置可以放弃对该阻变存储器进行预处理，也可以调整处理温度、处理电压或处理时间中一个或多个参数，之后再次对该阻变存储器进行预处理。调整处理温度、处理电压或处理时间的方式可以参见前述内容，此处不再赘述。

值得注意的是，通常多个阻变存储器是以阵列的形式构成的，预处理装置可以对该阵列中的每个阻变存储器进行预处理，例如，预处理装置可以按照阻变存储器在该阵列中的位置，依次对每个阻变存储器进行预处理，若当前预处理的阻变存储器预处理成功，对其他阻变存储器预处理，若当前预处理的阻变存储器预处理失败，则可以再次进行预处理(如二次预处理)，若对该阻变存储器的预处理仍然失败，可以放弃对该阻变存储器进行预处理，继续对其他阻变存储器进行预处理。

在本申请实施例中在对阻变存储器进行预处理时，对阻变存储器的温度进行了调整，在较高的处理温度下，阻变存储器中阻变层中氧空位的浓度会变大。

参见图3a～图3b、图4a～图4b，其中，图3a为25度，处理电压为2.5伏(v)，处理时间为1微妙(us)下，预处理后阻变存储器中导电细丝区域氧空位的分布示意图。图3b为25度，处理电压为2.5v，处理时间为1us下，阻变存储器中导电细丝区域氧离子的分布示意图。300k可以近似为常温。

参见图4a和图4b，其中，图4a为125度，处理电压为2.5v，处理时间为1us下，预处理后阻变存储器中导电细丝区域氧空位的分布示意图。图4b为125度，处理电压为2.5v，处理时间为1us下，阻变存储器中导电细丝区域氧离子的分布示意图。

从图3a～图3b可以看出，在常温高电压下进行预处理后的阻变存储器中导电细丝区域的氧空位和氧离子较多，当不再施加高电压时，氧空位和氧离子会发生复合，发生弛豫现象。

从图4a～图4b可以看出，在高温低电压下进行预处理后的阻变存储器中导电细丝区域的氧空位和氧离子较少，当不再施加低电压时，氧空位和氧离子发生复合的数量较少，能够有效减少弛豫现象。

如图5所示，为1千比特(kbit)大小的氧化钽(taox)阻变存储器构成的阵列进行预处理时，处理温度t与处理电压v的示意图。其中，纵坐标为在该阵列中符合电压要求的阻变存器的统计概率值，也就是该阵列中处理电压为某一值(横坐标指示的值)的阻变存储器所占的比重。

由图5可以看出，随着处理温度的升高，处理电压会降低。处理电压的降低，也可以有效减小阻变存储器预处理的难度。

如图6，为不同处理温度下，预处理后的阻变存储器电阻的变化示意图。其中，从图6中可以看出，室温(25度)下，阻变存储器的电阻会逐渐增大，且增大的幅度明显，说明在预处理之后，发生了较为严重的弛豫现象。其中，纵坐标为在该阵列中符合电阻(横坐标)要求的阻变存器的统计概率值，也就是该阵列中电阻为某一值(横坐标指示的值)的阻变存储器所占的比重。

从图6中可以看出，100度下，阻变存储器的电阻会小幅的增大，说明在预处理之后，并没有发生大量的氧空位和氧离子的复合，弛豫现象较为缓和。

从图6中可以看出，与100度下，阻变存储器的电阻的变化情况类似，150度下，阻变存储器的电阻会小幅的增大，说明在预处理之后，并没有发生大量的氧空位和氧离子的复合，弛豫现象较为缓和。

由上可知，在对阻变存储器进行预处理时，适当的增加处理温度能够减少弛豫现象。

基于与方法实施例的同一发明构思，本发明实施例提供一种预处理装置700，具体用于实现上述方法实施例中所述预处理装置执行的方法，该装置的结构如图7所示，包括温控模块701、电压控制模块702和处理模块703：

温控模块701，用于将阻变存储器的温度调整为第一处理温度。如执行如图2所示的实施例中的步骤202。

电压控制模块702，用于在第一处理温度下对阻变存储器施加处理电压，处理电压用于将阻变存储器从第一电阻转变为第二电阻。如执行如图2所示的实施例中的步骤203。

作为一种可能的实施方式，处理模块703在温控模块701以及电压控制模块702对阻变存储器进行预处理之前，可以根据阻变存储器的阻变层的厚度和材料特性确定第一处理温度和处理电压。如执行如图2所示的实施例中的步骤201。

作为一种可能的实施方式，第一处理温度和处理电压满足：

其中，v是处理电压；t为处理电压的施加时间；h为阻变层的厚度；t为第一处理温度，k玻尔兹曼常数，e为自然常数；d是离子在阻变层中的扩散系数；ea是离子在阻变层中的跃迁激活能，q为阻变层中离子的电荷量，d和ea为阻变存储器的材料特性。

作为一种可能的实施方式，在第一处理温度下对阻变存储器施加处理电压后，处理模块703可以检测阻变存储器的电阻，若处理模块703确定阻变存储器的电阻未达到第二电阻；

温控模块701可以继续调整阻变存储器的温度，将第一处理温度调整为第二处理温度，其中第二处理温度高于第一处理温度。之后，电压控制模块702可以在第二处理温度下对阻变存储器施加处理电压。

作为一种可能的实施方式，处理模块703在根据阻变存储器的阻变层的厚度和材料特性确定第一处理温度和处理电压之后，温控模块701调整阻变存储器的温度之前，还可以对第一处理温度和/或处理电压进行更新。更新方式如下：

方式一、处理模块703可以根据第一电阻与阻变存储器的标准电阻的关系，更新第一处理温度，阻变存储器的标准电阻是根据阻变存储器的阻变层的电阻率、长度以及横截面积确定的。

方式二、处理模块703可以根据阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻的关系，更新处理电压。

作为一种可能的实施方式，温控模块701在将阻变存储器的温度调整为第一处理温度时，可以升高阻变存储器的温度，并测试阻变存储器的温度；直至测试的阻变存储器的温度变为第一处理温度，停止升高阻变存储器的温度。

温控模块701在将阻变存储器的温度从第一处理温度调整为第二处理温度时，也可以先升高阻变存储器的温度，并定期或实时测试阻变存储器的温度；当测试到阻变存储器的温度变为第二处理温度，停止升高阻变存储器的温度，并保持阻变存储器的温度。

作为一种可能的实施方式，第一处理温度可以高于室温，也就是大于25度。第一处理温度可以小于150度。示例性的，第一处理温度的范围为{80度，150度}。

本申请实施例中对单元的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理器中，也可以是单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是个人计算机，手机，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例该方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本申请实施例中，所述预处理装置均可以采用集成的方式划分各个功能模块的形式来呈现。这里的“模块”可以指特定asic，电路，执行一个或多个软件或固件程序的处理器和存储器，集成逻辑电路，和/或其他可以提供上述功能的器件。

在一个简单的实施例中，本领域的技术人员可以想到所述预处理装置可采用图8所示的形式。

如图8所示的装置800，包括至少一个处理器801和存储器803，可选的，还可以包括收发器802。

存储器803可以是易失性存储器，例如随机存取存储器；存储器也可以是非易失性存储器，例如只读存储器，快闪存储器，硬盘(harddiskdrive，hdd)或固态硬盘(solid-statedrive，ssd)、或者存储器803是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器803可以是上述存储器的组合。

本申请实施例中不限定上述处理器801以及存储器803之间的具体连接介质。

处理器801可以具有数据收发功能，能够与其他设备进行通信，在如图8装置中，也可以设置独立的数据收发模块，例如收发器802，用于收发数据；处理器801在与其他设备进行通信时，可以通过收发器802进行数据传输，如接收用于指示对阻变存储器进行预处理的指令，发送预处理成功或失败的指令等。

当所述预处理装置采用图8所示的形式时，图8中的处理器801可以通过调用存储器803中存储的计算机执行指令，使得所述装置可以执行上述任一方法实施例中的所述预处理装置执行的方法。

具体的，存储器803中存储有用于实现图7中的温控模块、电压控制模块和处理模块的功能的计算机执行指令，图7中的温控模块、电压控制模块和处理模块的功能/实现过程均可以通过图8中的处理器801调用存储器803中存储的计算机执行指令来实现。

基于与方法实施例的同一发明构思，本发明实施例提供一种预处理系统900，具体用于实现上述方法实施例中所述预处理装置执行的方法，该系统的结构如图9所示，包括控制器901、温控装置902、测试仪903以及电压控制装置904。

控制器901，用于控制温控装置902将阻变存储器的温度调节为第一处理温度；以及控制电压控制装置904在第一处理温度下对阻变存储器施加处理电压，处理电压用于将阻变存储器从第一电阻转变为第二电阻。

温控装置902，用于在控制器901的控制下调节阻变存储器的温度。

电压控制装置904，用于在控制器901的控制下对阻变存储器施加电压。

测试仪903，用于在控制器901的控制下检测阻变存储器的电阻。

控制器901在控制温控装置902以及电压控制装置904对阻变存储器进行预处理(如控制温控装置902将阻变存储器的温度调节为第一处理温度，以及控制电压控制装置904在第一处理温度下对阻变存储器施加处理电压)之前，可以根据阻变存储器的阻变层的厚度和材料特性确定第一处理温度和处理电压。

作为一种可能的实施方式，第一处理温度和处理电压满足：

其中，v是处理电压；t为处理电压的施加时间；h为阻变层的厚度；t为第一处理温度，k玻尔兹曼常数，e为自然常数；d是离子在阻变层中的扩散系数；ea是离子在阻变层中的跃迁激活能，q为阻变层中离子的电荷量，d和ea为材料特性。

作为一种可能的实施方式，控制器901通过测试仪903检测阻变存储器的电阻，若确定阻变存储器的电阻未达到第二电阻。

控制器901控制温控装置902调整第一处理温度为第二处理温度，其中第二处理温度高于第一处理温度。控制器901控制电压控制装置904在第二处理温度下对阻变存储器施加处理电压。

作为一种可能的实施方式，控制器901在控制温控装置902以及电压控制装置904对阻变存储器进行预处理之前，控制器901还可以根据第一电阻与阻变存储器的标准电阻的关系，更新第一处理温度，阻变存储器的标准电阻是根据阻变存储器的阻变层的电阻率、长度以及横截面积确定的。

控制器901也可以根据阻变存储器的第一电阻与阻变存储器的标准电阻的关系，更新处理电压。

控制器901在控制温控装置902将阻变存储器的温度调整为第一处理温度时，可以控制温控装置902升高阻变存储器的温度，并测试阻变存储器的温度。

直至温控装置902测试的阻变存储器的温度变为第一处理温度，控制器901控制温控装置902停止升高阻变存储器的温度。

第一处理温度可以高于室温，也就是大于25度。第一处理温度可以小于150度。示例性的，第一处理温度的范围为{80度，150度}。

若预处理系统900对由阻变存储器构成的阵列进行预处理，预处理系统900还可以包括器件开关阵列，器件开关阵列用于从该阵列中切换需要进行预处理的阻变存储器。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。