相变异质结(PCH)存储材料相变行为的原位观测

摘要

相变存储器(PCM)具有速度快、寿命长等一系列优点.传统的相变存储器在相变过程中会产生蘑菇状的相变层,导致沿电流方向的元素迁移,使器件在多次循环之后失效.相变异质结(phase-change heterostructure,PCH)存储材料通过在相变材料Sb2Te3(ST)中嵌入约束层TiTe2(TT),能够有效降低其在相变过程中元素迁移和结构变异的可能性,使性能获得巨大提升.为了从微观结构上深层次地解释这一原因,本文采用原位透射电镜技术,综合利用多种表征手段,通过施加电脉冲的方法,实现了相变层由晶态到非晶态的纳秒级快速转变.约束层在整个过程中结构保持不变,具有良好的稳定性,从而能够将相变层限制在纳米尺度区域,阻止元素的扩散和迁移,保持整个结构的稳定.该结果为材料的进一步优化设计提供了支持,同时为相变存储材料的研究提供了一种新的思路.