Thermally Assisted Atomic-Scale Intermixing and Ordering in GeTe–Sb2Te3 Superlattices

硫系化合物 材料科学 超晶格 原子探针 相变存储器 范德瓦尔斯力 相(物质) 纳米尺度 原子单位 纳米技术 Atom(片上系统) 溅射 凝聚态物理 化学物理 光电子学 薄膜 化学 图层(电子) 透射电子显微镜 物理 有机化学 计算机科学 嵌入式系统 量子力学 分子
作者
Oana Cojocaru‐Mirédin,Jasmin-Clara Bürger,Nikita Polin,Alexander Meledin,Joachim Mayer,Matthias Wuttig,Alwin Daus
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:19 (6): 6130-6141 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c13450
摘要

Interfacial phase change memory (iPCM) devices have been shown to switch with significantly reduced power consumption, compared with conventional phase-change memory devices. These iPCMs are based on a periodic structure of nanometer-sized layers of chalcogenides called a chalcogenide superlattice (CSL). Strong temperature increases have been observed within the CSL during the switching procedure, questioning the stability of the CSL structure. In this study, we conduct a detailed quantitative analysis to investigate the evolution of the structure and composition of the sputter-deposited GeTe-Sb2Te3 CSL upon a temperature increase using atom probe tomography. We find that GeTe-Sb2Te3 CSLs already feature significant interdiffusion during the synthesis, with a considerable fraction of Sb found in GeTe and Ge in Sb2Te3. Upon heating the atoms rearrange considerably and form layers of stable Ge2Sb2Te5 and Ge3Sb2Te6 phases, which can be described as a layered solid of GeTe and Sb2Te3 blocks, i.e., Ge2Sb2Te5 = 2 × GeTe + Sb2Te3, while Ge3Sb2Te6 = 3 × GeTe + Sb2Te3. Moreover, these layered solids form in such a way as to preserve and maximize the number of van der Waals (vdW)-like contacts. Interestingly, our electrothermal simulations indicate that the transformation of the original CSL structure into layered stacks of Ge2Sb2Te5 and Ge3Sb2Te6 will have a beneficial effect on device performance. Finally, we discuss the mechanism behind the interdiffusion and phase formation and its implications for iPCM devices. In doing so, the applicability of atom probe tomography to directly investigate intermixing and phase formation on the nanoscale in phase change and related memory devices is demonstrated.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
奥利奥完成签到,获得积分10
刚刚
Leo完成签到,获得积分10
1秒前
研友_VZG7GZ应助gong9456采纳,获得10
2秒前
风语村完成签到,获得积分10
2秒前
默默松鼠完成签到,获得积分10
2秒前
Tian完成签到,获得积分10
4秒前
8秒前
bkagyin应助萌酱采纳,获得10
10秒前
热心凡雁发布了新的文献求助10
11秒前
清脆的乌冬面完成签到,获得积分10
12秒前
Bling婉完成签到,获得积分10
12秒前
再次追逐夏天完成签到,获得积分10
13秒前
科研通AI6应助bb采纳,获得30
13秒前
丘比特应助义气的巨人采纳,获得10
15秒前
Yongfei完成签到 ,获得积分10
15秒前
满意沛槐完成签到 ,获得积分10
15秒前
pearl完成签到,获得积分10
15秒前
李健的粉丝团团长应助xixi采纳,获得10
16秒前
CodeCraft应助sjy采纳,获得10
16秒前
17秒前
wanci应助zouxiang采纳,获得10
17秒前
renerxiao完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
19秒前
活力忆雪应助吐丝麵包采纳,获得10
20秒前
fxsyl完成签到,获得积分10
21秒前
小乔发布了新的文献求助10
22秒前
迷人梦旋完成签到,获得积分20
22秒前
23秒前
23秒前
fxsyl发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
keyanchong完成签到,获得积分10
24秒前
jl发布了新的文献求助10
24秒前
夏侯炎彬完成签到,获得积分20
25秒前
NexusExplorer应助小乔采纳,获得10
26秒前
lzy完成签到,获得积分10
26秒前
aaa完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
幸福白安完成签到,获得积分10
26秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 临床微生物学程序手册,多卷,第5版 2000
人脑智能与人工智能 1000
King Tyrant 720
Silicon in Organic, Organometallic, and Polymer Chemistry 500
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5600893
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4686444
关于积分的说明 14843995
捐赠科研通 4678825
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2539074
邀请新用户注册赠送积分活动 1505973
关于科研通互助平台的介绍 1471241