Chalcogénures pour le stockage de l’information : mémoires ioniques (CB-RAM) et mémoires à changement de phase (PC-RAM)

Chalcogenides for information storage: Ionic memories (CB-RAM) and phase change memories (PC-RAM)

Institut Charles Gerhardt Montpellier, Équipe Chalcogénures et Verres, CC1503, Université Montpellier 2, Pl. E. Bataillon, 34095 Montpellier Cedex 5, France
andrea.piarristeguy@univ-montp2.fr

Reçu : 29 Avril 2015
Accepté : 29 Juillet 2015

Résumé

Les verres chalcogénures possèdent des propriétés uniques qui permettent d’envisager leur utilisation pour le développement de mémoires électriques susceptibles de remplacer les mémoires flash actuelles. D’une part, les verres sulfures et séléniures « dopés » par des ions argent présentent une conductivité ionique élevée, propriété qui pourrait être mise à profit pour le développement de mémoires ioniques CB-RAM. D’autre part, la haute photosensibilité des tellurures – matériaux à changement de phase – a permis le succès du développement puis de la commercialisation de dispositifs pour le stockage optique de l’information (CD-RW, DVD-RW, BD). Ces dernières années, ces matériaux font l’objet d’intenses recherches pour le développement de mémoires électriques PC-RAM. L’objectif de cet article est d’apporter un éclairage sur ces matériaux et sur les mécanismes susceptibles d’expliquer les commutations électriques en leur sein. Dans le cas des mémoires ioniques CB-RAM, nous avons d’abord réalisé une caractérisation structurale et électrique du matériau actif Ag_x(Ge_0,25Se_0,75)_100-x sous forme de verre massif. Puis nous avons procédé à une étude de la commutation électrique au sein de multi-couches minces Ag/Ge₂₅Se₇₅ par une méthode innovante : la microscopie à force atomique conductrice (C-AFM). Dans le cas des mémoires PC-RAM, une étude systématique de couches épaisses amorphes du système Ge_xTe_100−x a été effectuée afin d’établir une corrélation entre la structure et le vieillissement des couches.

Abstract

Chalcogenide glasses exhibit remarkable properties which could be used in the development of electrical memory susceptible to replace the current flash memories. On one hand, Ag-doped sulphide and selenide glasses have a high ionic conductivity, a property which could be used to develop CB-RAM ionic memories. On the other hand, the high photosensitivity of tellurides – phase change materials – allowed the success of the development and further marketing of optical information storage devices (CD-RW, DVD-RW, BD). In the last years, these materials have been thoroughly studied for the development of PC-RAM electrical memories. The aim of this work is to improve our knowledge of these materials and of the mechanisms that could explain the electrical switching. For CB-RAM ionic memories, a thorough structural and electrical characterisation of the active material Ag_x(Ge_0.25Se_0.75)_100-x as a bulk glass was first carried out. The electrical switching in Ag/Ge₂₅Se₇₅ multi-layers was then investigated using an innovative method: the conductive atomic force microscopy (C-AFM). As for PC-RAM memories, a systematic study of Ge_xTe_100−x amorphous thick films was performed in order to establish a relationship between the structure and ageing of the films.