"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: 19 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.
  1. Б.Т. Коломиец, Н.А. Горюнова. ЖТФ, 25 (6), 984 (1955)
  2. N.F. Mott. Rev. Mod. Phys., 50 (2), 203 (1978)
  3. B.T. Kolomiets. Phys. Status. Solidi, 7, 359 (1964)
  4. A.D. Pearson, W.R. Northover, I.F. Dewald, I.W. Peek. Advance in Glass Technology (N.Y., Plenum Press, 1962) p. 357
  5. Б.Т. Коломиец, Э.А. Лебедев. Радиотехника и электроника, 8, 2097 (1963)
  6. S.R. Ovshinsky. Phys. Rev. Lett., 21 (20), 1450 (1968)
  7. S.R. Ovshinsky. J. Non-Cryst. Sol., 2, 99 (1970)
  8. J. Feinleib, J. de Neufville, S.C. Moss, S.R. Ovshinsky. Appl. Phys. Lett., 18 (6), 254 (1971)
  9. G.B. Lubkin. Phys. Today, 22 (1), 63 (1969)
  10. Электронные явления в халькогенидных стеклообразных полупроводниках, под ред. К.Д. Цэндина (СПб, Наука, 1996)
  11. Н. Мотт, Э. Дэвис. Электронные процессы в некристаллических веществах (М. Мир, 1982)
  12. С.А. Костылев, В.А. Шкут. Электронное переключение в аморфных полупроводниках (Киев, Наук. думка, 1978)
  13. В.Б Сандомирский, А.А. Суханов. Зарубеж. электрон., 9, 68 (1976)
  14. А. Меден, М. Шо. Физика и применение аморфных полупроводников (М. Мир, 1991)
  15. M.A. Popescu. Non-Crystalline Chalcogenides, Solid State Science and Technology Library, vol. 8, (Dordrecht-Boston-London, Kluwer Academic Publishers, 2000)
  16. N. Yamada, E. Ohno, K. Nishiuchi, N. Akahira, M. Takao. J. Appl. Phys., 69 (5), 2849 (1991)
  17. M. Wuttig, N. Yamada. Nature Mater., 6, 824 (2007)
  18. W. Welnic, M. Wuttig. Materials Today, 11 (6), 20 (2008)
  19. D. Lencer, M. Salinga, M. Wuttig. Adv. Mater., 23, 2030 (2011)
  20. A.L. Lacaita, Sol. St. Electron., 50, 24 (2006)
  21. A. Redaelli, A. Pirovano, A. Benvenuti, A.L. Lacaita, J. Appl. Phys., 103, 111 101 (2008)
  22. K.D. Tsendin, N.A. Bogoslovskiy. J. Opt. Adv. Mat., 11-12, 1429 (2011)
  23. S. Raoux, W. Welnic, D. Ielmini. Chem. Rev., 110 (1), 240 (2010)
  24. S. Sekander, C.D. Wright. J. Appl. Phys., 95 (2), 504 (2004)
  25. 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)
  26. P. Zalden, C. Bichara, J. Eijk, C. Braun, W. Bensch, M. Wuttig. J. Appl. Phys., 107, 104 312 (2010)
  27. N. Yamada. Plenary lecture at 5th Int. Conference on Amorphous Nanostructured Chalcogenides (2011)
  28. Н.Х. Абрикосов, Г.Т. Данилова-Добрякова. Известия АН СССР, 1 (2), 204 (1965)
  29. P. Fons, A.V. Kolobov, M. Tominaga, K.S. Andrikopoulos, S.N. Yannopoulos, G.A. Voyiatzis, T. Uruga. Phys. Rev. B. 82, 155209 (2010)
  30. T. Matsunaga, P. Fons, A.V. Kolobov, J. Tominaga, N. Yamada. Appl. Phys. Lett., 99, 231907 (2011)
  31. K. Shportko, S. Kremers, M. Woda, D. Lencer, J. Robertson, M. Wuttig. Nature mat., 7, 653 (2008)
  32. G. Lucovsky, R.M. White. Phys. Rev. B. 8(2), 660 (1973)
  33. 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)
  34. A.V. Kolobov, J. Tominaga, P. Fons, T. Uruga. Appl. Phys. Lett., 82, 382 (2003)
  35. A.V. Kolobov, M. Krbal, P. Fons, J. Tominaga, T. Uruga. Nature Chermistry, 3, 311 (2011)
  36. И.И. Петров, Р.М. Имамов, З.Г. Пинскер. Кристаллография, 13 (3), 417 (1968)
  37. A.V. Kolobov, P. Fons, A.I. Frenkel, A.L. Ankudinov, J. Tominaga, T. Uruga. Nature Mater., 3, 703 (2004)
  38. A.V. Kolobov, P. Fons, J. Tominaga. Phys. Status Solidi B, 246 (8), 1826 (2009)
  39. M. Krbal, A.V. Kolobov, P. Fons, J. Tominaga, S.R. Elliott, J. Hegedus, T. Uruga. Phys. Rev. B, 83, 054 203 (2011)
  40. N. Yamada, T. Matsunaga. J. Appl. Phys., 88, 7020 (2000)
  41. S. Privitera, E. Rimini, C. Bongiorno, R. Zonca, A. Pirovano, R. Bez. J. Appl. Phys., 94, 4409 (2003)
  42. К.В. Митрофанов. Диагностика наноматериалов и наноструктур. Тр. Всеросс. школы-семинары студентов, аспирантов и молодых ученых (2011) т. 3, c 120
  43. W. Welnic, A. Pamungkas, R. Detemple, C. Steimer, S. Blugel, M. Wuttig. Nature Mater., 5, 56 (2006)
  44. I. Friedrich, V. Weidenhof, W. Njoroge, P. Franz, M. Wuttig. J. Appl. Phys., 87 (9), 4130 (2000)
  45. T. Kato, K. Tanaka. Jpn. J. Appl. Phys., 44 (10), 7340 (2005)
  46. R.M. Shelby, S. Raoux. J. Appl. Phys., 105, 104 902 (2009)
  47. 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)
  48. V. Sousa. Microelectron. Eng., 88, 807 (2011)
  49. 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)
  50. E. Morales-Sanchez, E.F. Prokhorov, A. Mendoza-Galvan, J. Gonzalez-Hernandez. Vacuum, 69, 361 (2003)
  51. D. Ielmini, Y. Zhang. Appl. Phys. Lett., 90, 192 102 (2007)
  52. M. Boniardi, A. Redaelli, A. Pirovano, I. Tortorelli, D. Ielmini, F. Pellizzer. J. Appl. Phys., 105, 084 506 (2009)
  53. Б.Т. Коломиец, Э.А. Лебедев, И.А. Таксами. ФТП, 3 (2), 312 (1969)
  54. Б.Т. Коломиец, Э.А. Лебедев, И.А. Таксами. ФТП, 3 (5), 731 (1969)
  55. V.G. Karpov, Y.A. Kryukov, S.D. Savransky, I.V. Karpov. Appl. Phys. Lett., 90, 123 504 (2007)
  56. W. Czubatyj, S.A. Kostylev. In: Physics and Applications of Disordered Materials, ed. by M.A. Popescu (Bucharest, INOE Publishing House, 2002) p. 390
  57. D. Krebs, S. Raoux, C.T. Rettner, G.W. Burr, M. Salinga, M. Wuttig. Appl. Phys. Lett., 95, 082 101 (2009)
  58. S.A. Kostylev. Electron. Dev. Lett., 30 (8), 814 (2009)
  59. B.K. Ridley. Proc. Phys. Soc., 82, 1 (1963)
  60. K.E. Petersen, D. Adler. J. Appl. Phys., 47 (1), 256 (1976)
  61. Б.Т. Коломиец, Э.А. Лебедев, К.Д. Цэндин. ФТП, 15 (2), 304 (1981)
  62. C.B. Thomas, A.F. Fray, J. Bosnel. Phil. Mag., 26 (3), 617 (1972)
  63. P.I. Walsh, J.E. Hall, R. Nicolaides, S. Defeo, P. Callela, I. Kuchmas, W. Doremus, J. Non-Cryst. Sol., 2, 107 (1970)
  64. Э.Н. Воронков, С.А. Козюхин. ФТП, 43 (7), 953 (2009)
  65. Э.А. Лебедев, С.А. Козюхин, Н.Н. Константинова, Л.П. Казакова. ФТП, 43 (10), 1383 (2009)
  66. H.J. Stocker, C.A. Barlow, D.F. Weirauch. J. Non-Cryst. Sol., 4, 523 (1970)
  67. 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)
  68. S. Raoux, J.L. Jordan-Sweet, A.J. Kellock. J. Appl. Phys., 103, 114 310 (2008)
  69. C.D. Wright, P. Shah, L. Wang, M.M. Aziz, A. Sebastian, H. Pozidis. Appl. Phys. Lett., 97, 173 104 (2010)
  70. 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)
  71. 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)
  72. 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)
  73. Y. Gu, Z. Song, T. Zhang, B. Liu, S. Feng. Sol. St. Electron., 54, 443 (2010)
  74. 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)
  75. B.J. Choi, S. Choi, T. Eom, S.H. Rha, K.M. Kim, C.S. Hwang. Appl. Phys. Lett., 97, 132 107 (2010)
  76. L. Wu, Z. Song, F. Rao, Y. Gong, S. Feng. Appl. Phys. Lett., 94, 243 115 (2009)
  77. E.L. Cook. J. Appl. Phys., 41 (2), 551 (1970)
  78. M.J. Rozenberg, I.H. Inoue, M.J. Sanchez. Phys. Rev. Lett., 92, 178 302 (2004)
  79. 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)
  80. 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)
  81. S. Lai. IEDM Tech. Dig., 10.1, 255 (2003)
  82. A.A. Sherchenkov, S.A. Kozyukhin, E.V. Gorshkova. J. Opt. Adv. Mater., 11 (1), 26 (2009)
  83. S. Kozyukhin, A. Sherchenkov. Adv. Sci. Tech., 67, 22 (2010)
  84. S. Kozyukhin, A. Sherchenkov, E. Gorshkova, V. Kudoyarova, A. Vargunin. Phys. Status Solidi C, 7 (3, 4), 848 (2010)
  85. A. Pirovano, A.L. Lacaita, A. Benvenuti, F. Pellizzer, S. Hudgens, R. Bez. IEDM Tech. Dig., 699 (2003)
  86. S. Kostylev, W. Czubatyj. In: Physics and Applications of Disordered Materials ed. by M.A. Popescu (Bucharest, INOE, 2002) p. 305
  87. R. Kojima, S. Okabayashi, T. Kashihara, K. Horai, T. Matsunaga, E. Ohno, N. Yamada, T. Ohta. Jpn. J. Appl. Phys., 37 (4B), 2098 (1998)
  88. 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)
  89. S. Privitera, E. Rimini, R. Zonca. Appl. Phys. Lett., 85 (15), 3044 (2004)
  90. 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)
  91. T.-Y. Lee, S.-S. Yim, D. Lee, M.-H. Lee, D.-H. Ahn, K.-B.Kim. Appl. Phys. Lett., 89, 163 503 (2006)
  92. C. Rivera-Rodriguez, E. Prokhorov, Yu. Kovalenko, E. Morales-Sanchez, J. Gonzalez-Hernandez. Appl. Surf. Sci., 247, 545 (2005)
  93. 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)
  94. N.F. Mott. Contemp. Phys., 10, 125 (1969)
  95. H.K. Henisch. Sci. Am., 221, 30 (1969)
  96. D. Adler, H.K. Henisch, N. Mott. Rev. Mod. Phys., 50 (2), 209 (1978)
  97. H. Fritzsche. J. Phys. Chem. Sol., 68, 878 (2007)
  98. В.Б. Сандомирский, А.А. Суханов, А.Г. Ждан. ЖЭТФ, 58 (5), 1683 (1970)
  99. M.H. Cohen, H. Fritzsche, S.R. Ovshinsky. Phys. Rev. Lett., 22 (20), 1065 (1969)
  100. P.W. Anderson. Phys. Rev. Lett., 34 (15), 953 (1975)
  101. М.И. Клингер, В.Г. Карпов. ЖЭТФ, 82, 1687 (1982)
  102. В.Г. Карпов. ЖЭТФ, 85, 1017 (1983)
  103. R.A. Street, N.F. Mott. Phys. Rev. Lett., 35 (19), 1293 (1975)
  104. M. Kastner, D. Adler, H. Fritzsche. Phys. Rev. Lett., 37 (22), 1504 (1976)
  105. D. Vanderbilt, J.D. Joannopoulos. Phys. Rev. Lett., 42 (15), 1012 (1979)
  106. D. Vanderbilt, J.D. Joannopoulos. Phys. Rev. B, 22 (6), 2927 (1980)
  107. D. Vanderbilt, J.D. Joannopoulos. Phys. Rev. B, 23 (6), 2596 (1981)
  108. D. Vanderbilt, J.D. Joannopoulos. Phys. Rev. Lett., 49 (11), 823 (1982)
  109. К.Д. Цэндин. Письма ЖЭТФ, 55 (11), 635 (1992)
  110. А.Г. Забродский, С.М. Рывкин, И.С. Шлимак. Письма ЖЭТФ, 18 (8), 493 (1973)
  111. С.М. Рывкин. Письма ЖЭТФ, 15 (10), 632 (1972)
  112. D. Adler, M.S. Shur, M. Silver, S.R. Ovshinsky. J. Appl. Phys., 51 (6), 3289 (1980)
  113. A. Pirovano, A.L. Lacaita, A. Benvenutti, F. Pellizzer, R. Bez. IEEE Trans. Electron. Dev., 51 (3), 452 (2004)
  114. A. Pirovano, A.L. Lacaita, F. Pellizzer, S.A. Kostylev, A. Benvenutti, R. Bez. IEEE Trans. Electron Dev., 51 (5), 714 (2004)
  115. D. Ielmini. Phys. Rev. B, 78, 035 308-1 (2008)
  116. D. Ielmini, Y. Zhang. J. Appl. Phys., 102, 054 517 (2007)
  117. M. Nardone, V.G. Karpov, D.C.S. Jackson, I.V. Karpov. Appl. Phys. Lett., 94, 103 509 (2009)
  118. K. Kohary, C.D. Wright. Appl. Phys. Lett., 98, 223 102 (2011)
  119. M. Nardone, V.G. Karpov, I.V. Karpov. J. Appl. Phys., 107, 054 519 (2010)
  120. M. Simon, M. Nardone, V.G. Karpov, I.V. Karpov. J. Appl. Phys., 108, 064 514-1 (2010)
  121. M. Nardone, M. Simon, V.G. Karpov. Appl. Phys. Lett., 96, 163501-1 (2010)
  122. D.L. Eaton. J. Americ. Ceramic Soc., 47 (11), 554 (1964)
  123. A.C. Warren. Electron. Lett., 5 (19), 461 (1969)
  124. В. Франц. Пробой диэлектриков (М., Мир, 1961)
  125. K.W. Wagner. J. Inst. Electron. Eng., 41, 1034 (1922)
  126. С.М. Брагин, А.Ф. Вальтер, Н.Н. Семенов. Теория и практика пробоя диэлектриков (М.; Л., Гос. изд-во, 1929)
  127. Б.Ю. Лотоцкий, Л.К. Чиркин. ФТТ, 6, 1967 (1966)
  128. Б.Л. Гельмонт, К.Д. Цэндин. Тр. шестой Междунар. конф. по аморфным и жидким полупроводникам (Л., 1976) p. 177
  129. К.Д. Цэндин, А.Б. Шмелькин. Письма ЖТФ, 30 (12), 86 (2004)
  130. В.А. Фок. Тр. Ленфиз-техн.лаб., вып. 5, 52 (1928)
  131. Г.А. Гринберг, М.И. Конторович, Н.Н. Лебедев. ЖТФ, 10 (3), 199 (1940)
  132. N.F. Mott. Phil. Mag., 24, 190 (1971)
  133. A.C. Warren. J. Non-Cryst. Sol., 4, 613 (1970)
  134. F.M. Collins. J. Non-Cryst. Sol., 2, 496 (1970)
  135. H.S. Chen, T.T. Wang. Phys. Status Solidi A, 2 (1), 79 (1970)
  136. R.W. Pryor, H.K. Henisch. Appl. Phys. Lett., 18 (8), 324 (1971)
  137. T. Kaplan, D. Adler. Apl. Phys. Lett., 19 (10), 418 (1971)
  138. E. Spenke. Archiv fur Electrotechnick, 30 (11), 728 (1936)
  139. H. Lueder, W. Shottky, E. Spenke. Naturwissenschaften, 24, 61 (1936)
  140. H. Lueder, E. Spenke. Zeitschrift fur Technische Phys., 16, 373 (1935)
  141. P.J. Walsh, R. Vogel, E.J. Evans. Phys. Rev., 178 (3), 1274 (1969)
  142. K.W. Boer, S.R. Ovshinsky. J. Appl. Phys., 41 (6), 2675 (1970)
  143. J.C. Male, A.C. Warren. Electron. Lett., 6, 567 (1970)
  144. Б.Т. Коломиец, Э.А. Лебедев, К.Д. Цэндин. ФТП, 5 (8), 1568 (1971)
  145. А. Роуз. Основы теории фотопроводимости (М., Мир, 1966)
  146. К.Д. Цэндин, Э.А. Лебедев, А.Б. Шмелькин. ФТТ, 47 (3), 427 (2005)
  147. Б.Л. Гельмонт, К.Д. Цэндин. ФТП, 10 (6), 1119 (1976)
  148. А.Ф. Волков, Ш.М. Коган. УФН, 96 (4), 633 (1968)
  149. C.D. Wright, M. Armand, M.M. Aziz. IEEE Trans. Nanotech., 5 (1), 50 (2006)
  150. S.D. Savransky. J. Ovonic Res., 1 (2), 25 (2005)
  151. K.D. Tsendin. J. Opt. Adv. Mater., 9 (10), 3035 (2007)
  152. K. Tsendin. Phys. Status. Solidi B, 246 (8), 1831 (2009)
  153. Н.А. Богословский, К.Д. Цэндин. ФТП, 43 (10), 1378 (2009)
  154. N.A. Bogoslovskij, K.D. Tsendin. J. Non-Cryst. Sol., 357, 992 (2011)
  155. N.A. Bogoslovskiy, K.D. Tsendin. J. Opt. Adv. Mat., 11-12, 1423 (2011)
  156. В.Н. Абакумов, И.А. Меркулов, В.И. Перель, И.Н. Яссиевич. ЖЭТФ, 89, 1472 (1985)
  157. В. Карпус, В.И. Перель. Письма в ЖЭТФ, 42, 403 (1985)
  158. В. Карпус, В.И. Перель. ЖЭТФ, 91, 2319 (1986)
  159. В.Н. Абакумов, В. Карпус, В.И. Перель, И.Н. Яссиевич. ФТП, 22, 262 (1988)
  160. В.Н. Абакумов, В.И. Перель, И.Н. Яссиевич. Безызлучательная рекомбинация в полупроводниках (СПб, Изд-во ПИЯФ, 1997)
  161. 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.