低导热相变存储超晶格
材料科学
2022-10-03 v1
摘要
相变存储器件通常通过对材料进行熔淬以大幅降低其电导来实现复位。复位相变材料所需的高功率及随之而来的高电流密度，是限制 3D 相变存储架构访问时间的主要问题。相变超晶格的开发旨在通过将该相变限制在两种不同相变材料的界面处来降低复位能量。然而，超晶格的高热导率意味着热量在相变材料内约束不良，大部分热能浪费于周围材料。在此，我们确定 Ti 是一种有用的掺杂剂，可大幅降低 Sb2Te3-GeTe 超晶格的热导率，同时稳定层状结构免于不期望的无序化。我们通过激光加热证明，用 Ti 掺杂 Sb2Te3 层从而降低热导率，与仅利用界面相变转变和应变工程的超晶格相比，使开关能量减半。该热优化超晶格具有 (0 0 l) 晶面取向，但在“开”（置位）态的热导率仅为 0.25 W/m.K。采用此 Ti 掺杂超晶格的原型相变存储器件比未掺杂超晶格切换更快且电压大幅更低。在切换过程中，Ti 掺杂的 Sb2Te3 层在超晶格内保持稳定，仅 Ge 原子活跃并经历界面相变转变。总之，我们展示了热优化 Sb2Te3-GeTe 超晶格用于新一代节能电学与光学相变存储的潜力。
引用
@article{arxiv.2209.15227,
title = {Low Thermal Conductivity Phase Change Memory Superlattices},
author = {Jing Ning and Xilin Zhou and Yunzheng Wang and Takashi Yagi and Janne Kalikka and Siew Lang Teo and Zhitang Song and Michel Bosman and Robert E. Simpson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.15227},
year = {2022}
}
备注
4 Figures, 7 Supplementary Figures, 27 pages including a supplement