В последнее время нанопровода на основе халькогенидных стекол привлекают внимание создателей устройств записи информации. Такие стекла имеют способность при пропускании импульсов тока переходить в кристаллическое состояние и обратно. Фазовый переход вызывает существенное изменение электрических и оптических свойств материала, а устройства называются, соответственно, phase-change memory devices. Геометрия нанопровода позволяет сделать размер бита информации довольно маленьким и повысить плотность записи.
Как правило, речь идет о создании бинарных устройств записи, в которых нулю и единице соответствуют состояния материала с высоким и низким сопротивлением. Однако, если задействовать также и промежуточные состояния, возможности устройства существенно возрастут. Понятно, что воспроизводимо создавать промежуточные состояния в простой однокомпонентной системе практически невозможно.
Исследователи из University of Pennsylvania предложили следующее решение проблемы. Они изготовили нанопровода со структурой ядро/оболочка из материалов, обладающих несколько различными электрическими и термическими свойствами - Ge2Sb2Te5 и GeTe. Нанопровода были выращены методом осаждения из паровой фазы по механизму ПЖК. Диаметр проводов составил 100-200 нм, толщина оболочки – около 50 нм.
На рисунке 2 приведены электрические характеристики нанопроводов, состоящих только из одного компонента. В кристаллическом состоянии зависимости I(V) близки к линейным, в то время как в аморфном состоянии (полученном при пропускании 100 нс импульсов тока) сопротивление сначала велико, а потом скачком меняется при некотором напряжении, что связано с кристаллизацией проводов. Видно, что пороговые значения напряжения различны для двух изучаемых материалов. Для аморфизации нанопроводов требуются короткие импульсы тока сравнительно большой амплитуды, а для кристаллизации – наоборот. Соотношения между этими величинами для двух материалов различны, что приводит к желаемому эффекту в композитных проводах.
Зависимость I(V) для двухкомпонентных кристаллических нанопроводов линейна, однако после аморфизации на ней отчетливо проявляются два излома (рис. 3). Таким образом, формируются три состояния: 2-4 кОм (“0”), 10-30 кОм (“1”) и более 1 МОм (“2”).
Работа «Core-Shell Heterostructured Phase Change Nanowire Multistate Memory» опубликована в журнале Nano Letters.
)