Use of Eutectic Effects in the Possible Creation of PCM Memory Cells on the Basis Ag–Cu Nanoclusters

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Abstract

—An attractive direction in the development of nanoelectronics is the development of a new generation of non-volatile storage devices, namely, electric phase memory or PC-RAM (Phase Change Random Access Memory). However, there are a number of unresolved problems here, such as: the stability of the amorphous phase, high power consumption, long information recording time, etc. In order to resolve these contradictions, a new approach was proposed, which consists in the use of Ag–Cu binary alloy nanoparticles as PC-RAM cells. To this end, the molecular dynamics method was used to study the processes of structurization of nanoparticles of this alloy with a size D = 2–10 nm of various target compositions with a variation in the rate of removal of thermal energy. Criteria for the stability of the amorphous and crystalline structure were evaluated, and conclusions were drawn about the target composition and size of nanoparticles suitable for creating phase-change memory cells. It was shown that in the case of the use of nanoparticles of the binary Ag–Cu alloy, it is possible to reduce the size of one cell to 6–8 nm, reduce the time of recording information to 2.5 ns, and, for the first time, based on the eutectic approach, achieve the stability of the amorphous and crystalline structure at different rates of thermal energy removal.

About the authors

D. A. Ryzhkova

Khakassian State University named after N. F. Katanov

Email: ygafner@khsu.ru
Russia, 655017, Abakan

S. L. Gafner

Khakassian State University named after N. F. Katanov

Email: ygafner@khsu.ru
Russia, 655017, Abakan

Yu. Ya. Gafner

Khakassian State University named after N. F. Katanov

Author for correspondence.
Email: ygafner@khsu.ru
Russia, 655017, Abakan

References

  1. Jones R.O. Rationalizing the dominance of Ge/Sb/Te alloys // Physical Review B. 2020. V. 101. P. 024103.
  2. Gallo M.L. and Sebastian A. An overview of phase-change memory device physics // J. Phys. D: Appl. Phys. 2020. V. 53. P. 213002 (27 pp.).
  3. Лазаренко П.И., Козюхин С.А., Шерченков А.А., Бабич А.В., Тимошенков С.П., Громов Д.Г., Заболотская А.В., Козик В.В. Электрофизические свойства тонких пленок системы Ge–Sb–Te для устройств фазовой памяти // Изв. вузов. Физика. 2016. Т. 59. № 9. С. 80–86.
  4. Navarro G., Bourgeois G., Kluge J., Serra A. L., Verdy A., Garrione J., Cyrille M.C., Bernier N., Jannaud A., Sabbione C., Bernard M., Nolot E., Fillot F., Noé P., Fellouh L., Rodriguez G., Beugin V., Cueto O., Castellani N., Coignus, Delaye V., Socquet-Clerc C., Magis T., Boixaderas C.J., Barnola S. and Nowak E. Phase-Change Memory: Performance, Roles and Challenges // 2018 IEEE International Memory Workshop (IMW). May 2018. Kyoto, Japan. cea-02185419
  5. Aryana K., Gaskins J.T., Nag J., Stewart D.A., Bai Zh., Mukhopadhyay S., Read J.C., Olson D.H., Hoglund E.R., Howe J.M., Giri A., Grobis M.K. & Hopkins P.E. Interface controlled thermal resistances of ultra-thin chalcogenide-based phase change memory devices // Nature Communications. 2021. V.12. Article number: 774.
  6. Liu Y.-T., Li X.-B., Zheng H., Chen N.-K., Wang X.-P., Zhang X.-L., Sun H.-B., Zhang Sh. High-Throughput Screening for Phase-Change Memory Materials // Advanced Funct. Mater. 2021. P. 2009803. https://doi.org/10.1002/adfm.202009803
  7. Xu M., Qiao Ch., Xue K.-H., Tong H., Cheng X., Wang S., Wang C.-Zh., Ho K.-M., Xu M., Miao X. Polyamorphism in K2Sb8Se13 for multi-level phase-change memory // J. Mater. Chem. C. 2020. V. 8. P. 6364.
  8. Mazzone G., Rosato V., Pintore M., Delogu F., Demontis P.F., Suffritti G.B. Molecular-dynamics calculations of thermodynamic properties of metastable alloys // Phys. Rev. B: Condens. Matter. 1997. V. 55. P. 837–842.
  9. XMakemol – A program for visualizing atomic and molecular systems. – Режим доступа: www.url: https://manpages.ubuntu.com/manpages/bionic/man1/ xmakemol.1.html. – 15.04.2023.
  10. Stukowski A. Visualization and analysis of atomistic simulation data with OVITO – the open visualization tool // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. 2010. V. 18. № 1. art. no. 015012. 7 p. https://doi.org/10.1088/0965-0393/18/1/015012
  11. Pang T. An introduction to computational physics. University Press, Cambridge, 2006.
  12. Tominaga J., Kolobov A.V., Fons P.J., Wang X., Saito Y., Nakano T., Hase M., Murakami S., Herfort J., Takagaki Y. Giant multiferroic effects in topological GeTe–Sb2Te3 superlattices // Sci. Technol. Adv. Mater. 2015. V. 16. P. 014 402.
  13. Редель Л.В., Гафнер С.Л., Гафнер Ю.Я., Замулин И.С., Головенько Ж.В. Анализ возможности применения нанокластеров Ni, Cu, Au, Pt и Pd при процессах записи информации // ФТТ. 2017. Т. 59. № 2. С. 399–408.
  14. Башкова Д.А., Гафнер Ю.Я., Гафнер С.Л., Редель Л.В. Применение наночастиц серебра в качестве ячеек фазо-изменяемой памяти // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2018. Т. 15. № 3. С. 313–319.
  15. Panizon E., Bochicchio D., Rossi G. and Ferrando R. Tuning the structure of nanoparticles by small concentrations of impurities // Chem. Mater. 2014. V. 26. P. 3354.
  16. Dubkov S.V., Savitskiy A.I., Trifonov A.Yu., Yeritsyan G.S., Shaman Yu.P., Kitsyuk E.P., Tarasov A., Shtyka O., Ciesielski R., Gromov D.G. SERS in red spectrum region through array of Ag–Cu composite nanoparticles formed by vacuum-thermal evaporation // Optical Materials: X. 2020. V. 7. P. 100 055.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (1MB)
3.

Download (649KB)
4.

Download (1MB)
5.

Download (1MB)


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».