Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. Основан в 2009 году

Планарный массив мемристорных элементов на основе GST225

В.А. Михалевский1, А.А. Бурцев1, В.В. Ионин1, А.А. Невзоров1,2, А.В. Киселев1, Н.Н. Елисеев1, А.А. Лотин1,3

1 ФГБУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
2 ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»
3 ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева»

DOI: 10.26456/pcascnn/2026.18.NNN1

Оригинальная статья

Аннотация: В статье представлены результаты моделирования изменения электрического сопротивления мемристорной структуры за счет изменения структурного состояния активной области ячейки из фазоизменяемого материала Ge2Sb2Te5, подвергнутой управляющему воздействию электрических импульсов. Продемонстрирована новая архитектура планарных мемристорных структур. На основе данных моделирования исследованной архитектуры мемристора описаны изменения температуры и фазовые превращения на основе классической задачи Стефана. Предложены оптимальные значения параметров управляющих электрических импульсов. Показано, что время изменения сопротивления практически не зависит от управляющих параметров после достижения порогового значения фазового перехода. Предложенная архитектура мемристорных структур демонстрирует преимущества в энергопотреблении и реализации многоуровневых резистивных состояний, что позволяет стать ключевым элементом технологий мемристоров нового поколения. Сочетание технологической простоты изготовления с сохранением функциональных характеристик, характерных для классического вертикального подхода, является решающим преимуществом, которое может обеспечить масштабируемость производства и коммерциализацию мемристоров нового поколения.

Ключевые слова: мемристор, халькогениды, фазоизменяемые материалы, тонкие пленки, аморфизация

  • Михалевский Владимир Александрович – научный сотрудник, ФГБУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
  • Бурцев Антон Андреевич – научный сотрудник, ФГБУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
  • Ионин Виталий Вячеславович – научный сотрудник, ФГБУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
  • Невзоров Алексей Алексеевич – к.ф.-м.н., научный сотрудник, ФГБУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», научный сотрудник лаборатории фотонных газовых сенсоров ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»
  • Киселев Алексей Владимирович – к.ф.-м.н., старший научный сотрудник, ФГБУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
  • Елисеев Николай Николаевич – младший научный сотрудник, ФГБУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
  • Лотин Андрей Анатольевич – д.т.н., заместитель руководителя отделения, ФГБУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», заместитель директора департамента научно-технический политики ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева»

Ссылка для цитирования:

Михалевский, В.А. Планарный массив мемристорных элементов на основе GST225 / В.А. Михалевский, А.А. Бурцев, В.В. Ионин, А.А. Невзоров, А.В. Киселев, Н.Н. Елисеев, А.А. Лотин // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2026. - Вып. 18. - С. __-__. DOI: 10.26456/pcascnn/2026.18.NNN1. ⎘

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Phase change materials. science and applications / ed. by S. Raoux, M. Wutting. – New York: Springer Science+Business Media, LLC, 2009. – 450 p. DOI: 10.1007/978-0-387-84874-7.
2. Kolobov, A.V. Chalcogenides: metastability and phase change phenomena / A.V. Kolobov, J. Tominaga. – Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2012. – XVI, 284 p. DOI: 10.1007/978-3-642-28705-3.
3. Козюхин, С.А. Материалы фазовой памяти и их применение / С.А. Козюхин, П.И. Лазаренко, А.И. Попов, И.Л. Еременко // Успехи химии. – 2022. – Т. 91. – Вып. 9. – Статья № RCR5033. – 39 с. DOI: 10.1070/RCR5033.
4. Zhang, W. Designing crystallization in phase-change materials for universal memory and neuro-inspired computing/ W. Zhang, R. Mazzarello, M. Wuttig, E. Ma // Nature Reviews Materials. – 2019. – V. 4. – I. 3. – P. 150-168. DOI: 10.1038/s41578-018-0076-x.
5. Papandreou, N. Multilevel phase-change memory / N. Papandreou, A. Pantazi, A. Sebastian, M. Breitwisch, C. Lam, H. Pozidis, E. Eleftheriou // 17th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems, 12-15 December 2010 Athens, Greece. – New York, IEEE Publ., 2010. – P. 1017-1020. DOI: 10.1109/ICECS.2010.5724687.
6. Burr, G.W. Phase change memory technology / G.W. Burr, M.J. Breitwisch, M. Franceschini et al. // Journal of Vacuum Science & Technology B. – 2010. – V. 28. – I. 2. – P. 223-262. DOI: 10.1116/1.3301579.
7. Terao, M. Electrical phase-change memory: fundamentals and state of the art / M. Terao, T. Morikawa, T. Ohta // Japanese Journal of Applied Physics. – 2009. – V. 48. – I. 8R. – Art. № 080001. – 14 p. DOI: 10.1143/JJAP.48.080001.
8. Fong, S.W. Phase-change memory – Towards a storage-class memory / S.W. Fong, C.M. Neumann, H.S.P. Wong // IEEE Transactions on Electron Devices. – 2017. – V. 64. – I. 11. – P. 4374-4385. DOI: 10.1109/TED.2017.2746342.
9. Le Gallo, M. An overview of phase-change memory device physics / M. Le Gallo, A. Sebastian // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2020. – V. 53. – I. 21. – Art. № 213002. – 27 p. DOI: 10.1088/1361-6463/ab7794.
10. Burr, G.W. Recent progress in phase-change memory technology / G.W. Burr, M.J. Brightsky, A. Sebastian et al. // IEEE Journal on Emerging and Selected Topics in Circuits and Systems. – 2016. – V. 6. – I. 2. – P. 146-162. DOI: 10.1109/JETCAS.2016.2547718.
11. Burtsev, A.A. Physical properties’ temperature dynamics of GeTe, Ge2Sb2Te5 and Ge2Sb2Se4Te1 phase change materials / A.A. Burtsev, N.N. Eliseev, V.A. Mikhalevsky et al. // Materials Science in Semiconductor Processing. – 2022. – V. 150. – Art. № 106907. – 8 p. DOI: 10.1016/j.mssp.2022.106907.
12. Lazarenko, P.I. Electrical properties of the Ge2Sb2Te5 thin films for phase change memory application / P.I. Lazarenko, A.A. Sherchenkov, S.A. Kozyukhin et al. // AIP Conference Proceedings. – 2016. – V. 1727. – I. 1. – Art. 020013. – 6 p. DOI: 10.1063/1.4945968.
13. Xiong, W. Applications of Comsol multiphysics software to heat transfer processes: degree thesis / W. Xiong. – Helsinki: Arcada University of Applied Sciences, 2010. – 64 p.
14. Gupta, S.C. The classical Stefan problem. Basic concepts, modelling and analysis / S.C. Gupta. – 2nd ed. – Elsevier, 2017. – II+726 p. DOI: 10.1016/C2017-0-02306-6.
15. Kiselev, А.V. Transmissivity to reflectivity change delay phenomenon observed in GeTe thin films at laserinduced reamorphization / A.V. Kiselev, V.A. Mikhalevsky, A.A. Burtsev et al. // Optics & Laser Technology. – 2021. – V. 143. – Art. № 107305. – 6 p. DOI: 10.1016/j.optlastec.2021.107305.
16. Kiselev, А.V. Dynamics of reversible optical properties switching of Ge2Sb2Te5 thin films at laser-induced phase transitions / A.V. Kiselev, V.V. Ionin, A.A. Burtsev et al. // Optics & Laser Technology. – 2022. – V. 147. – Art. № 107701. – 6 p. DOI: 10.1016/j.optlastec.2021.107701.

Содержание |