相变存储器的基础理论

多值存储方法
• 通过不同强度的编程脉冲来改变同一层相 变材料的相变程度，进而构建多重电阻值。
2：高阻介质层 3：非晶相变材料
忆阻器
• 1971年，美国加州大学伯克利分校教授蔡 少棠语言了忆阻器的存在。 • 一种有记忆功能的非线性电阻。 • 通过控制电流的变化可以改变其阻值，如 果，把高阻定义为“1”，低阻值定义为“0”， 则这种电阻可以实现数据的存储功能
• 忆阻器最简单的应用是非易失性存储器，
也就是在断电后仍然能够保存数据的存储 器。 • 目前，电脑广泛使用动态随机存储器作为 内存。这种技术最大问题是，当用户关闭 PC电源时，内存中的数据就消失了，下次 打开计算机电源，用户必须等所有需要运 行的数据全部从硬盘重新装入内存，这个 过程有时长达几分钟。有了非易失性存储 器，PC 会在开机的一瞬间回到关闭前的状 态。
相变存储原理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱvshinsky的多值设想
• 相变电阻可以编写为多种介于完全非晶态 和完全多晶态之间的状态，且这些状态下 的阻值同样也介于完全非晶态的高阻值和 完全多晶态的低阻值之间，如下图所示。 若能够利用相变电阻的多值编写能力而实 现单元内多值(即多态)存储，则实现较高的 存储密度将成为可能。
• 晶态(低阻)和非晶态(高阻)，分别对应着逻 辑数值“1”和“0”，利用电脉冲可以使材料 在晶态与非晶态之间相互转换实现信息的 写入与擦除，然后通过流经器件电流的大 小来识别数据存储状态
相变工作原理
相变材料：硫系化合物
• 目前使用最多的相变存储材料为硫系半导 体化合物，如GeSbTe，GeTe，GeSb， AsSbTe，AglnSbTe和AulnTe等。 • Ge2Sb2Te5(GST)是目前相变存储器研究中 最为成熟的材料，其非晶态和晶态很稳定， 无需能量的供给即可保持存储信息，从而 可以应用于非易失性存储器。