"Физика и техника полупроводников"
Издателям
Вышедшие номера
Физика эффектов переключения и памяти в халькогенидных стеклообразных полупроводниках О б з о р
Богословский Н.А.1, Цэндин К.Д.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Поступила в редакцию: 19 октября 2011 г.
Выставление онлайн: 21 апреля 2012 г.

Эффекты переключения и памяти в халькогенидных стеклообразных полупроводниках известны уже почти полвека. Однако до сегодняшнего дня физика этих эффектов остается неизвестной. В последнее время интерес к данному вопросу вызван интенсивными разработками элементов энергонезависимой памяти нового поколения на основе фазового перехода халькогенидное стекло-кристалл. В данной работе приведен обзор основных экспериментальных закономерностей эффектов переключения и памяти, сделан обзор и анализ моделей эффекта переключения. Рассмотрены основные характеристики элементов памяти с изменяемым фазовым состоянием и используемых материалов. На основании этого сформулированы преимущества современных элементов фазовой памяти по сравнению с элементами памяти первого поколения.
  • Б.Т. Коломиец, Н.А. Горюнова. ЖТФ, 25 (6), 984 (1955)
  • N.F. Mott. Rev. Mod. Phys., 50 (2), 203 (1978)
  • B.T. Kolomiets. Phys. Status. Solidi, 7, 359 (1964)
  • A.D. Pearson, W.R. Northover, I.F. Dewald, I.W. Peek. Advance in Glass Technology (N.Y., Plenum Press, 1962) p. 357
  • Б.Т. Коломиец, Э.А. Лебедев. Радиотехника и электроника, 8, 2097 (1963)
  • S.R. Ovshinsky. Phys. Rev. Lett., 21 (20), 1450 (1968)
  • S.R. Ovshinsky. J. Non-Cryst. Sol., 2, 99 (1970)
  • J. Feinleib, J. de Neufville, S.C. Moss, S.R. Ovshinsky. Appl. Phys. Lett., 18 (6), 254 (1971)
  • G.B. Lubkin. Phys. Today, 22 (1), 63 (1969)
  • Электронные явления в халькогенидных стеклообразных полупроводниках, под ред. К.Д. Цэндина (СПб, Наука, 1996)
  • Н. Мотт, Э. Дэвис. Электронные процессы в некристаллических веществах (М. Мир, 1982)
  • С.А. Костылев, В.А. Шкут. Электронное переключение в аморфных полупроводниках (Киев, Наук. думка, 1978)
  • В.Б Сандомирский, А.А. Суханов. Зарубеж. электрон., 9, 68 (1976)
  • А. Меден, М. Шо. Физика и применение аморфных полупроводников (М. Мир, 1991)
  • M.A. Popescu. Non-Crystalline Chalcogenides, Solid State Science and Technology Library, vol. 8, (Dordrecht-Boston-London, Kluwer Academic Publishers, 2000)
  • N. Yamada, E. Ohno, K. Nishiuchi, N. Akahira, M. Takao. J. Appl. Phys., 69 (5), 2849 (1991)
  • M. Wuttig, N. Yamada. Nature Mater., 6, 824 (2007)
  • W. Welnic, M. Wuttig. Materials Today, 11 (6), 20 (2008)
  • D. Lencer, M. Salinga, M. Wuttig. Adv. Mater., 23, 2030 (2011)
  • A.L. Lacaita, Sol. St. Electron., 50, 24 (2006)
  • A. Redaelli, A. Pirovano, A. Benvenuti, A.L. Lacaita, J. Appl. Phys., 103, 111 101 (2008)
  • K.D. Tsendin, N.A. Bogoslovskiy. J. Opt. Adv. Mat., 11-12, 1429 (2011)
  • S. Raoux, W. Welnic, D. Ielmini. Chem. Rev., 110 (1), 240 (2010)
  • S. Sekander, C.D. Wright. J. Appl. Phys., 95 (2), 504 (2004)
  • G.W. Burr, M.J. Breitwisch, M. Franceschini, D. Garetto, K. Gopalakrishnan, B. Jackson, B. Kurdi, C. Lam, L.A. Lastras, A. Padilla, B. Rajendran, S. Raoux, R.S. Shenoy. J. Vac. Sci. Technol. B, 28 (2), 223 (2010)
  • P. Zalden, C. Bichara, J. Eijk, C. Braun, W. Bensch, M. Wuttig. J. Appl. Phys., 107, 104 312 (2010)
  • N. Yamada. Plenary lecture at 5th Int. Conference on Amorphous Nanostructured Chalcogenides (2011)
  • Н.Х. Абрикосов, Г.Т. Данилова-Добрякова. Известия АН СССР, 1 (2), 204 (1965)
  • P. Fons, A.V. Kolobov, M. Tominaga, K.S. Andrikopoulos, S.N. Yannopoulos, G.A. Voyiatzis, T. Uruga. Phys. Rev. B. 82, 155209 (2010)
  • T. Matsunaga, P. Fons, A.V. Kolobov, J. Tominaga, N. Yamada. Appl. Phys. Lett., 99, 231907 (2011)
  • K. Shportko, S. Kremers, M. Woda, D. Lencer, J. Robertson, M. Wuttig. Nature mat., 7, 653 (2008)
  • G. Lucovsky, R.M. White. Phys. Rev. B. 8(2), 660 (1973)
  • A.V. Kolobov, P. Fons, J. Tominaga, A.I. Frenkel, A.L. Ankudinov, S.N. Yannopoulos, K.S. Andrikopoulos, T. Uruga. Jpn. J. Appl. Phys., 44 (5b), 3345 (2005)
  • A.V. Kolobov, J. Tominaga, P. Fons, T. Uruga. Appl. Phys. Lett., 82, 382 (2003)
  • A.V. Kolobov, M. Krbal, P. Fons, J. Tominaga, T. Uruga. Nature Chermistry, 3, 311 (2011)
  • И.И. Петров, Р.М. Имамов, З.Г. Пинскер. Кристаллография, 13 (3), 417 (1968)
  • A.V. Kolobov, P. Fons, A.I. Frenkel, A.L. Ankudinov, J. Tominaga, T. Uruga. Nature Mater., 3, 703 (2004)
  • A.V. Kolobov, P. Fons, J. Tominaga. Phys. Status Solidi B, 246 (8), 1826 (2009)
  • M. Krbal, A.V. Kolobov, P. Fons, J. Tominaga, S.R. Elliott, J. Hegedus, T. Uruga. Phys. Rev. B, 83, 054 203 (2011)
  • N. Yamada, T. Matsunaga. J. Appl. Phys., 88, 7020 (2000)
  • S. Privitera, E. Rimini, C. Bongiorno, R. Zonca, A. Pirovano, R. Bez. J. Appl. Phys., 94, 4409 (2003)
  • К.В. Митрофанов. Диагностика наноматериалов и наноструктур. Тр. Всеросс. школы-семинары студентов, аспирантов и молодых ученых (2011) т. 3, c 120
  • W. Welnic, A. Pamungkas, R. Detemple, C. Steimer, S. Blugel, M. Wuttig. Nature Mater., 5, 56 (2006)
  • I. Friedrich, V. Weidenhof, W. Njoroge, P. Franz, M. Wuttig. J. Appl. Phys., 87 (9), 4130 (2000)
  • T. Kato, K. Tanaka. Jpn. J. Appl. Phys., 44 (10), 7340 (2005)
  • R.M. Shelby, S. Raoux. J. Appl. Phys., 105, 104 902 (2009)
  • J.P. Reifenberg, M.A. Panzer, S.B. Kim, A.M. Gibby, Y. Zhang, S. Wong, H.-S.P. Wong, E. Pop, K.E. Goodson. Appl. Phys. Lett., 91, 111 904 (2007)
  • V. Sousa. Microelectron. Eng., 88, 807 (2011)
  • B.-S. Lee, J.R. Abelson, S.G. Bishop, D.-H. Kang, B.-K. Cheong, K.-B. Kim. J. Appl. Phys., 97, 093 509 (2005)
  • E. Morales-Sanchez, E.F. Prokhorov, A. Mendoza-Galvan, J. Gonzalez-Hernandez. Vacuum, 69, 361 (2003)
  • D. Ielmini, Y. Zhang. Appl. Phys. Lett., 90, 192 102 (2007)
  • M. Boniardi, A. Redaelli, A. Pirovano, I. Tortorelli, D. Ielmini, F. Pellizzer. J. Appl. Phys., 105, 084 506 (2009)
  • Б.Т. Коломиец, Э.А. Лебедев, И.А. Таксами. ФТП, 3 (2), 312 (1969)
  • Б.Т. Коломиец, Э.А. Лебедев, И.А. Таксами. ФТП, 3 (5), 731 (1969)
  • V.G. Karpov, Y.A. Kryukov, S.D. Savransky, I.V. Karpov. Appl. Phys. Lett., 90, 123 504 (2007)
  • W. Czubatyj, S.A. Kostylev. In: Physics and Applications of Disordered Materials, ed. by M.A. Popescu (Bucharest, INOE Publishing House, 2002) p. 390
  • D. Krebs, S. Raoux, C.T. Rettner, G.W. Burr, M. Salinga, M. Wuttig. Appl. Phys. Lett., 95, 082 101 (2009)
  • S.A. Kostylev. Electron. Dev. Lett., 30 (8), 814 (2009)
  • B.K. Ridley. Proc. Phys. Soc., 82, 1 (1963)
  • K.E. Petersen, D. Adler. J. Appl. Phys., 47 (1), 256 (1976)
  • Б.Т. Коломиец, Э.А. Лебедев, К.Д. Цэндин. ФТП, 15 (2), 304 (1981)
  • C.B. Thomas, A.F. Fray, J. Bosnel. Phil. Mag., 26 (3), 617 (1972)
  • P.I. Walsh, J.E. Hall, R. Nicolaides, S. Defeo, P. Callela, I. Kuchmas, W. Doremus, J. Non-Cryst. Sol., 2, 107 (1970)
  • Э.Н. Воронков, С.А. Козюхин. ФТП, 43 (7), 953 (2009)
  • Э.А. Лебедев, С.А. Козюхин, Н.Н. Константинова, Л.П. Казакова. ФТП, 43 (10), 1383 (2009)
  • H.J. Stocker, C.A. Barlow, D.F. Weirauch. J. Non-Cryst. Sol., 4, 523 (1970)
  • D.-H. Kang, B.-k. Cheong, J.-h. Jeong, T.S. Lee, I.H. Kim, W.M. Kim. Appl. Phys. Lett., 87, 253 504 (2005)
  • S. Raoux, J.L. Jordan-Sweet, A.J. Kellock. J. Appl. Phys., 103, 114 310 (2008)
  • C.D. Wright, P. Shah, L. Wang, M.M. Aziz, A. Sebastian, H. Pozidis. Appl. Phys. Lett., 97, 173 104 (2010)
  • D.C. Kau, S. Tang, I.V. Karpov, R. Dodge, B. Klehn, J.A. Kalb, J. Strand, A. Diaz, N. Leung, J. Wu, S. Lee, T. Langtry, K. Chang, C. Papagianni, J. Lee, J. Hirst, S. Erra, E. Flores, N. Righos, H. Castro, G. Spadini. IEDM Techn. Dig. 27.1, 617 (2009)
  • Y.H. Ha, J.H. Yi, H. Horii, J.H. Park, S.H. Joo, S.O. Park, U.-I. Chung, J.T. Moon. Symp. VLSI Techn. Dig. Techn. Pap., 12B-4, 175 (2003)
  • T. Nirschl, J.B. Phipp, T.D. Happ, G.W. Burr, B. Rajendran, M.H. Lee, A. Schrott, M. Yang, M. Breitwisch, C.F. Chen, E. Joseph, M. Lamorey, R. Cheek, S.-H. Chen, S. Zaidi, S. Raoux, Y.C. Chen, Y. Zhu, R. Bergmann, H.L. Lung, C. Lam. IEDM Tech. Dig, 17.5, 461 (2007)
  • Y. Gu, Z. Song, T. Zhang, B. Liu, S. Feng. Sol. St. Electron., 54, 443 (2010)
  • T.C. Chong, L.P. Shi, X.Q. Wei, R. Zhao, H.K. Lee, P. Yang, A.Y. Du. Phys. Rev. Lett., 100, 136 101 (2008)
  • B.J. Choi, S. Choi, T. Eom, S.H. Rha, K.M. Kim, C.S. Hwang. Appl. Phys. Lett., 97, 132 107 (2010)
  • L. Wu, Z. Song, F. Rao, Y. Gong, S. Feng. Appl. Phys. Lett., 94, 243 115 (2009)
  • E.L. Cook. J. Appl. Phys., 41 (2), 551 (1970)
  • M.J. Rozenberg, I.H. Inoue, M.J. Sanchez. Phys. Rev. Lett., 92, 178 302 (2004)
  • D. Krebs, S. Raoux, C.T. Rettner, G.W. Burr, R.M. Shelby, M. Salinga, C.M. Jefferson, M. Wuttig. J. Appl. Phys., 106, 054 308 (2009)
  • G. Bruns, P. Merkelbach, C. Schlockermann, M. Salinga, M. Wuttig, T.D. Happ, J.B. Philipp, M. Kund. Appl. Phys. Lett., 95, 043 108 (2009)
  • S. Lai. IEDM Tech. Dig., 10.1, 255 (2003)
  • A.A. Sherchenkov, S.A. Kozyukhin, E.V. Gorshkova. J. Opt. Adv. Mater., 11 (1), 26 (2009)
  • S. Kozyukhin, A. Sherchenkov. Adv. Sci. Tech., 67, 22 (2010)
  • S. Kozyukhin, A. Sherchenkov, E. Gorshkova, V. Kudoyarova, A. Vargunin. Phys. Status Solidi C, 7 (3, 4), 848 (2010)
  • A. Pirovano, A.L. Lacaita, A. Benvenuti, F. Pellizzer, S. Hudgens, R. Bez. IEDM Tech. Dig., 699 (2003)
  • S. Kostylev, W. Czubatyj. In: Physics and Applications of Disordered Materials ed. by M.A. Popescu (Bucharest, INOE, 2002) p. 305
  • R. Kojima, S. Okabayashi, T. Kashihara, K. Horai, T. Matsunaga, E. Ohno, N. Yamada, T. Ohta. Jpn. J. Appl. Phys., 37 (4B), 2098 (1998)
  • H. Horii, J.H. Yi, Y.H. Ha, I.G. Baek, S.O. Park, Y.N. Hwang, S.H. Lee, Y.T. Kim, K.H. Lee, U.-I. Chung, J.T. Moon. 2003 Symp. VLSI Techn., Dig Techn. Papers, paper 12B-5, 177 (2003)
  • S. Privitera, E. Rimini, R. Zonca. Appl. Phys. Lett., 85 (15), 3044 (2004)
  • T.-Y. Lee, K.H.P. Kim, D.-S. Suh, C. Kim, Y.-S. Kang, D.G. Cahill, D. Lee, M.-H. Lee, M.-H. Kwon, K.-B. Kim, Y. Khang. Appl. Phys. Lett., 94, 243 103 (2009)
  • T.-Y. Lee, S.-S. Yim, D. Lee, M.-H. Lee, D.-H. Ahn, K.-B.Kim. Appl. Phys. Lett., 89, 163 503 (2006)
  • C. Rivera-Rodriguez, E. Prokhorov, Yu. Kovalenko, E. Morales-Sanchez, J. Gonzalez-Hernandez. Appl. Surf. Sci., 247, 545 (2005)
  • S.M. Kim, M.J. Shin, D.J. Choi, K.N. Lee, S.K. Hong, Y.J. Park. Thin Sol. Films, 469-470, 322 (2004)
  • N.F. Mott. Contemp. Phys., 10, 125 (1969)
  • H.K. Henisch. Sci. Am., 221, 30 (1969)
  • D. Adler, H.K. Henisch, N. Mott. Rev. Mod. Phys., 50 (2), 209 (1978)
  • H. Fritzsche. J. Phys. Chem. Sol., 68, 878 (2007)
  • В.Б. Сандомирский, А.А. Суханов, А.Г. Ждан. ЖЭТФ, 58 (5), 1683 (1970)
  • M.H. Cohen, H. Fritzsche, S.R. Ovshinsky. Phys. Rev. Lett., 22 (20), 1065 (1969)
  • P.W. Anderson. Phys. Rev. Lett., 34 (15), 953 (1975)
  • М.И. Клингер, В.Г. Карпов. ЖЭТФ, 82, 1687 (1982)
  • В.Г. Карпов. ЖЭТФ, 85, 1017 (1983)
  • R.A. Street, N.F. Mott. Phys. Rev. Lett., 35 (19), 1293 (1975)
  • M. Kastner, D. Adler, H. Fritzsche. Phys. Rev. Lett., 37 (22), 1504 (1976)
  • D. Vanderbilt, J.D. Joannopoulos. Phys. Rev. Lett., 42 (15), 1012 (1979)
  • D. Vanderbilt, J.D. Joannopoulos. Phys. Rev. B, 22 (6), 2927 (1980)
  • D. Vanderbilt, J.D. Joannopoulos. Phys. Rev. B, 23 (6), 2596 (1981)
  • D. Vanderbilt, J.D. Joannopoulos. Phys. Rev. Lett., 49 (11), 823 (1982)
  • К.Д. Цэндин. Письма ЖЭТФ, 55 (11), 635 (1992)
  • А.Г. Забродский, С.М. Рывкин, И.С. Шлимак. Письма ЖЭТФ, 18 (8), 493 (1973)
  • С.М. Рывкин. Письма ЖЭТФ, 15 (10), 632 (1972)
  • D. Adler, M.S. Shur, M. Silver, S.R. Ovshinsky. J. Appl. Phys., 51 (6), 3289 (1980)
  • A. Pirovano, A.L. Lacaita, A. Benvenutti, F. Pellizzer, R. Bez. IEEE Trans. Electron. Dev., 51 (3), 452 (2004)
  • A. Pirovano, A.L. Lacaita, F. Pellizzer, S.A. Kostylev, A. Benvenutti, R. Bez. IEEE Trans. Electron Dev., 51 (5), 714 (2004)
  • D. Ielmini. Phys. Rev. B, 78, 035 308-1 (2008)
  • D. Ielmini, Y. Zhang. J. Appl. Phys., 102, 054 517 (2007)
  • M. Nardone, V.G. Karpov, D.C.S. Jackson, I.V. Karpov. Appl. Phys. Lett., 94, 103 509 (2009)
  • K. Kohary, C.D. Wright. Appl. Phys. Lett., 98, 223 102 (2011)
  • M. Nardone, V.G. Karpov, I.V. Karpov. J. Appl. Phys., 107, 054 519 (2010)
  • M. Simon, M. Nardone, V.G. Karpov, I.V. Karpov. J. Appl. Phys., 108, 064 514-1 (2010)
  • M. Nardone, M. Simon, V.G. Karpov. Appl. Phys. Lett., 96, 163501-1 (2010)
  • D.L. Eaton. J. Americ. Ceramic Soc., 47 (11), 554 (1964)
  • A.C. Warren. Electron. Lett., 5 (19), 461 (1969)
  • В. Франц. Пробой диэлектриков (М., Мир, 1961)
  • K.W. Wagner. J. Inst. Electron. Eng., 41, 1034 (1922)
  • С.М. Брагин, А.Ф. Вальтер, Н.Н. Семенов. Теория и практика пробоя диэлектриков (М.; Л., Гос. изд-во, 1929)
  • Б.Ю. Лотоцкий, Л.К. Чиркин. ФТТ, 6, 1967 (1966)
  • Б.Л. Гельмонт, К.Д. Цэндин. Тр. шестой Междунар. конф. по аморфным и жидким полупроводникам (Л., 1976) p. 177
  • К.Д. Цэндин, А.Б. Шмелькин. Письма ЖТФ, 30 (12), 86 (2004)
  • В.А. Фок. Тр. Ленфиз-техн.лаб., вып. 5, 52 (1928)
  • Г.А. Гринберг, М.И. Конторович, Н.Н. Лебедев. ЖТФ, 10 (3), 199 (1940)
  • N.F. Mott. Phil. Mag., 24, 190 (1971)
  • A.C. Warren. J. Non-Cryst. Sol., 4, 613 (1970)
  • F.M. Collins. J. Non-Cryst. Sol., 2, 496 (1970)
  • H.S. Chen, T.T. Wang. Phys. Status Solidi A, 2 (1), 79 (1970)
  • R.W. Pryor, H.K. Henisch. Appl. Phys. Lett., 18 (8), 324 (1971)
  • T. Kaplan, D. Adler. Apl. Phys. Lett., 19 (10), 418 (1971)
  • E. Spenke. Archiv fur Electrotechnick, 30 (11), 728 (1936)
  • H. Lueder, W. Shottky, E. Spenke. Naturwissenschaften, 24, 61 (1936)
  • H. Lueder, E. Spenke. Zeitschrift fur Technische Phys., 16, 373 (1935)
  • P.J. Walsh, R. Vogel, E.J. Evans. Phys. Rev., 178 (3), 1274 (1969)
  • K.W. Boer, S.R. Ovshinsky. J. Appl. Phys., 41 (6), 2675 (1970)
  • J.C. Male, A.C. Warren. Electron. Lett., 6, 567 (1970)
  • Б.Т. Коломиец, Э.А. Лебедев, К.Д. Цэндин. ФТП, 5 (8), 1568 (1971)
  • А. Роуз. Основы теории фотопроводимости (М., Мир, 1966)
  • К.Д. Цэндин, Э.А. Лебедев, А.Б. Шмелькин. ФТТ, 47 (3), 427 (2005)
  • Б.Л. Гельмонт, К.Д. Цэндин. ФТП, 10 (6), 1119 (1976)
  • А.Ф. Волков, Ш.М. Коган. УФН, 96 (4), 633 (1968)
  • C.D. Wright, M. Armand, M.M. Aziz. IEEE Trans. Nanotech., 5 (1), 50 (2006)
  • S.D. Savransky. J. Ovonic Res., 1 (2), 25 (2005)
  • K.D. Tsendin. J. Opt. Adv. Mater., 9 (10), 3035 (2007)
  • K. Tsendin. Phys. Status. Solidi B, 246 (8), 1831 (2009)
  • Н.А. Богословский, К.Д. Цэндин. ФТП, 43 (10), 1378 (2009)
  • N.A. Bogoslovskij, K.D. Tsendin. J. Non-Cryst. Sol., 357, 992 (2011)
  • N.A. Bogoslovskiy, K.D. Tsendin. J. Opt. Adv. Mat., 11-12, 1423 (2011)
  • В.Н. Абакумов, И.А. Меркулов, В.И. Перель, И.Н. Яссиевич. ЖЭТФ, 89, 1472 (1985)
  • В. Карпус, В.И. Перель. Письма в ЖЭТФ, 42, 403 (1985)
  • В. Карпус, В.И. Перель. ЖЭТФ, 91, 2319 (1986)
  • В.Н. Абакумов, В. Карпус, В.И. Перель, И.Н. Яссиевич. ФТП, 22, 262 (1988)
  • В.Н. Абакумов, В.И. Перель, И.Н. Яссиевич. Безызлучательная рекомбинация в полупроводниках (СПб, Изд-во ПИЯФ, 1997)
  • С.Д. Ганичев, И.Н. Яссиевич, В. Преттл. ФТТ, 39 (11), 1905 (1997).
  • Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

    Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.