张会芳 文献综述定稿.doc

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1、丈献综述题目学生姓名张会芳专业班级电子科学与技术07-1班学号200711010149院（系）技术物理系2011年5月1日指导教师（职称）完成时间相变存储材料的研究及应用1引言信息的储存是信息系统的重耍方而，信息储存是将获得的或加工后的信息保存起來，以备将來应用。信息储存和数据储存应用的设备是相同的，但信息储存的思路，即为什么要储存这些数据，以什么方式储存这些数据，存在什么介质上，将来有什么用处，对决策可能产生的效果是什么等。只有正确的舍弃信息，才能正确使用信息。信息存储伴随着人类文明和科技的发展，从原始的存储方式到现在的高科技存储技术经历了一个漫长的吋期

2、。信息贮存材料在50年前到现在一直是以磁记录为主。磁盘的记录密度已经超过lO'bit/cn?,磁带为0.2x10*。磁盘和磁带都是将磁粉(Y-Fe2O3铁氧体)涂在磁盘或有机膜上而成，产品的成本低，稳定性好。60年代发展出CrO2和以(Co++)改性的氧化铁粉是记录密度更高的材料。70年代发展出超微细铁粉(0.2px0.02p),到80年代(BaO-6Fc2O3)®铁氧体的超微细粉涂于(0.1pm直径)和(O.Olp厚度圆盘)都具有良好的磁记录性能。从50年代就开始研究的金属薄膜记录，H前己经发展出多种成分的薄膜材料：Co、CoNi、CoNiCr和CoCr

3、/NiFc垂直记录双层薄膜等都具有广泛的应用和发展前途。从90年代发展起来的光储存和磁光储存的光碟，储存密度高，可以达到(1010bit/cm2),使用寿命长(/O'次)并且具有高保真度，可以擦除。光碟的发展很快，FI前已经普遍使用。2相变信息存储技术奥弗辛斯基(StanfordOvshinsky)⑴在1968年发表了第一•篇关于非晶体相变的论文，创立了非晶体半导体学。一年以后，他首次描述了基于相变理论的存储器：材料由非晶体状态变成晶体，再变回非晶体的过程屮，其非晶体和晶体状态呈现不同的反光特性和电阻特性，因此可以利用非晶态和晶态分别代表“0”和“1”来存

4、储数据。后来，人们将这一原理称为奥弗辛斯基电子效应。相变存储器是基于奥弗辛斯基效应的元件，因此被命名为奥弗辛斯基电效应统一存储器(OUM)o2.1相变存储器工作原理相变存储器(PCM)是一种非易失存储设备，它利用材料的可逆转的相变来存储信息。同一物质可以在诸如固体、液体、气体、冷凝物和等离子体等状态下存在，这些状态都称为相。相变存储器便是利用特殊材料在不同相间的电阻差异或者光学性能差异进行工作。图1-1相变存储器的存储原理相变存储的基木原理是一种材料有两种独立稳定的结构态-晶态和非晶态，为了克服二者的能量势垒，必须给材料施加能量即激光脉冲和电流脉冲等才能在

5、两种结构态Z间实现转换。相变硫属化物在由无定形相转向结晶相时会表现出可逆的相变现彖。如图1所示为相变存储的原理。在无定形相，材料是高度无序的状态，不存在结晶体的网格结构。在不同的结构状态〔2］下，材料表现出不同的光学或者电学性质。利用不同的光学或电学性质实现二进制信息的记录。2.2相变存储器Fl前基于相变材料的存储方式有光学存储和电学存储两种主要的方式。2.2.1相变光盘所谓光存储技术，是通过光学方式在一个被称为光盘的圆盘上进行信息读写的技术。光盘存储有许多自身独特的优点：数据存储容量大、密度高、寿命更长、信息的信噪比高、可以非接触式读写和擦除等。但是光学

6、衍射极限在很大程度上限制了存储的容量和密度。2002年8刀东芝和NEC公司就利用蓝光激光器并结合两公司的相变存储提出下一代DVD格式，使得单层和双层的存储容量达到27和50Gb.2004年TDK公推出专业蓝光相变盘，存储量是普通DVD盘的五倍可擦写1000次以上.经过三十多年的发展，光盘存储技术从LD（激光视盘）到CD（小型光盘），再到DVD（数字多用光盘），直到H前的BD（蓝光光盘），取得了巨大成就，形成了世界规模的庞人市场。可以预见光盘存储技术还将继续占据信息存储的重要地位,是光电子领域屮的支柱产业之一。表1・1三代札I变光盘的性能指标比较光盘记录波单

7、面容最小记录道间距扫描速率存取时间传输速率类型长(nm)量(Gb)长度（nm）(mm)(m/s)(ms)(Mb/s)CD7800.658331.61.2-1.41004.32DVD6504.74100.743.843036-27BD405251490.3210-2010-2050-100数据來源：2007年《Phasechangematerialsforrewriteabledatastorage^2.2.2随机相变存储器(PCRAM)电学相变存储器利用的是存储材料两相间的阻抗差。由电流注入产生的剧烈的热量可以引发材料的相变。相变后的材料性质由注入的屯流、

8、电压及操作时间决定。在电存储器件屮，电流脉冲作为焦耳热源实现记录信