Phase-Change-Speicher soll Flash-Speicher ablösen

Der neue Werkstoff ist eine komplexe Germanium-Antimon-Legierung mit kleinen Beimengungen anderer Elemente, die der Legierung zugesetzt werden (Dotierung), die gezielt mit Hilfe mathematischer Simulationen unter dem Gesichtspunkt ihrer Eignung für Phase-Change-Speicherzellen entwickelt wurde.

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Im Inneren eines Phase-Change-Speichers befindet sich eine winzige Menge einer Halbleiterlegierung, die schnell zwischen einer geordneten kristallinen Phase mit einem niedrigeren elektrischen Widerstand und einer ungeordneten amorphen Phase mit einem viel höheren elektrischen Widerstand wechseln kann. Da die Aufrechterhaltung beider Phasenzustände keine Stromzufuhr erfordert, ist der Phase-Change-Speicher nichtflüchtig.

Der Phasenzustand des Materials wird durch die Amplitude und Dauer des elektrischen Stromstoßes bestimmt, der für die Erwärmung des Materials genutzt wird. Wenn die Temperatur der Legierung bis etwas über den Schmelzpunkt erhöht wird, verteilen sich die durch Energiezufuhr angeregten Atome in einer zufälligen Anordnung. Wird die Stromzufuhr dann abrupt unterbrochen, erstarren die Atome in dieser willkürlich angeordneten, amorphen Phase. Wird die Stromzufuhr über einen längeren Zeitraum - ungefähr 10 Nanosekunden - reduziert, bleibt den Atomen genug Zeit, um in die bevorzugte, gut geordnete Struktur der kristallinen Phase zurückzukehren.

Die technischen Details des Projekts sollen in dieser Woche in San Francisco während des diesjährigen International Electron Devices Meetings (IEDM), der so genannten Halbleiterkonferenz des Berufsverbands IEEE (Institute of Electronics and Electrical Engineer's), vorgestellt werden (Paper 30.3: "Ultra-Thin Phase-Change Bridge Memory Device Using GeSb" von Y. C. Chen und anderen; Vortrag am Morgen des 13. Dezember).

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