Функциональные характеристики элементов энергонезависимой памяти на основе халькогенидных полупроводников

• Автор: Савинов, Иван Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

1. ЭЛЕМЕНТЫ ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМОЙ ПАМЯТИ НА ОСНОВЕ СТЕКЛООБРАЗНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
1.1. Свойства стеклообразных полупроводников как среды памяти
1.1.1. Фазовые состояния халькогенидных полупроводников
1.1.2. Структурные особенности стекла
1.1.3. Электрофизические свойства
1.2. ПримеЕЕение стеклообразных полупроводников в ячейках энергонезависимой памяти
1.2.1. Эффект переключения в стеклообразных полупроводниках
1.2.2. Применение ячеек памяти па осЕюве ХСП в современных устройствах энергонезависимой памяти (PRAM)
1.3. ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛЕЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФАЗОВЫХ ТРАНСФОРМАЦИЙ
1.3.1. Рост кристаллов из аморфной фазы
1.4. Постановка и обосЕювание задач исследования
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ ЦИКЛА ЗАПИСИ -ОБРАЗОВАНИЯ ТОКОВОГО КАНАЛА В СРЕДЕ, НАХОДЯЩЕЙСЯ В СТЕКЛООБРАЗНОМ СОСТОЯНИИ
2.1. Механизм перколяционпого пробоя
2.2. Построение модели модели перколяционпого пробоя
2.3. Результаты числешгаго расчета
2.4. Оценка возможности влияния заряда, в приконтактЕЮЙ области па высоту барьера и локализацию тока
2.5. Сравнение численных расчетов с экспериментальными данными
2.6. Выводы
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРИ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДАХ С УЧАСТИЕМ СТЕКЛООБРАЗНОГО СОСТОЯНИЯ
3.1. Моделирование переходов стекло-расплав, расплав-стекло
3.1.1. Построение модели
3.1.2. Результаты моделирования
3.2. Моделирование процесса кристаллизации
3.2.1. Построение модели
3.2.2.Результаты моделирования
3.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение
Приложение
Актуальность темы. Халькогенидные стеклообразные полупроводники (ХСП) были открыты в середине 50-х годов H.A. Горюновой и Б.Т. Коломийцем [1]. Исследования, выполненные в физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН, а также в ведущих исследовательских центрах мира, стимулировали интерес к электронным свойствам не только стеклообразных полупроводников, но и вообще к аморфным материалам и их применению. Совместными усилиями теоретиков и экспериментаторов были разработаны основы физики полупроводниковых материалов с неупорядоченной структурой, что позволило понять особенности электронных процессов в них и приступить к созданию принципиально новых материалов с аморфной или близкой к ним структурой [2-19]. В качестве успешных примеров реализации этого направления в технических устройствах можно отметить широкое применение аморфных полупроводников в солнечных панелях, устройствах отображения информации, а также в качестве оптических запоминающих сред.
В начале 60-х годов Б.Т. Коломийцем с сотрудниками был открыт и исследован эффект переключения, проявлявшийся в резком уменьшении сопротивления изготовленных из ХСП образцов при приложении к ним напряжения, большего некоторой величины [20]. С. Овшинским был предложен ряд применений этого эффекта в микроэлектронике [21]. Им был изготовлен ряд составов, на основе которых были разработаны ячейки памяти, остававшиеся после переключения в состоянии с высокой проводимостью и после отключения источников энергии [22]. Энергонезависимое запоминание проводящего состояния осуществлялось поликристаллической нитыо, которая образовывалась в канале,
способствовать оптимизации работы ячейки на этом этапе.
Ответы на эти вопросы должны дать исследования поведения ХСП в высоких электрических полях и, в частности, результаты данной работы. При проведении исследований должны быть приняты во внимание основные положения, характеризующие особенности аморфных полупроводников и диэлектриков, При этом в первую очередь следует рассматривать свойства этих материалов, нетипичные для классических кристаллических полупроводников. Соответственно основное внимание должно уделяться положения теории их электронных процессов в неупорядоченных системах, которые основываются на результатах теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в последнее время.
Применение халькогенидных стеклообразных полупроводников в элементах энергонезависимой памяти нового поколения поставило перед разработчиками этих приборов ряд принципиально новых задач, которые не могут быть решены без глубокой научной проработки ряда вопросов связанных с функционированием этих устройств и прежде всего исследованием динамики электронных процессов и физико-химических превращений, происходящих в активной области запоминающей ячейки. Особенность этих процессов в том, что они являются многопараметрическими и быстротечными, причем протекают в чрезвычайно малых объемах в условиях высокой энергетической накачки. Отсутствие надежных физических инструментов для таких исследований делает особо актуальными численные расчеты, для выполнения которых необходимо создание адекватных моделей, пригодных для использования как научных, так и инженерных задач.
В связи с этим были поставлены следующие конкретные цели работы.
1. На основе детального анализа литературных, а так же собственных
экспериментальных данных, выделить основные этапы функционирования запоминающей ячейки и для каждого из них определить критические