Phase Change Random Access Memory (PCRAM) is met succes toegepast in de computeropslagarchitectuur, als opslagklasse geheugen, om de prestatiekloof tussen DRAM en Flash-gebaseerde solid-state drive te overbruggen vanwege de goede schaalbaarheid, 3D-integratievermogen, hoge werksnelheid en compatibel met CMOS-technologie. Gefocust op faseveranderingsmaterialen en PCRAM voor decennia, we hebben met succes 128 Mb embedded PCRAM-chips ontwikkeld, die kan voldoen aan de eisen van de meeste embedded systemen.

3D X-punt (3-D PCRAM), uitgevonden door Intel en Micron, is in de afgelopen 25 jaar sinds de toepassing van NAND in 1989 als een nieuwe doorbraak beschouwd, die staat voor state-of-the-art geheugentechnologie. Deze technologie heeft enkele opmerkelijke eigenschappen, zoals de beperkte apparaatstructuur met een grootte van 20 nm, de metalen dwarsbalkelektroden om de weerstandsvariaties in PCRAM-arrays te verminderen, en de ovonische drempelschakelaar die een hoge aandrijfstroom en een lage lekstroom kan leveren. Een goed begrip van het faseveranderingsmechanisme is van grote hulp bij het ontwerpen van nieuwe faseveranderingsmaterialen met een hoge werksnelheid, laag stroomverbruik en lange levensduur.

In een recent artikel gepubliceerd in WETENSCHAP CHINA Informatiewetenschappen , onderzoekers hebben de afgelopen jaren de ontwikkeling van PCRAM en verschillende inzichten over faseveranderingsmechanismen beoordeeld, en hebben een nieuwe kijk op het mechanisme voorgesteld, die is gebaseerd op de octaëdrische structuurmotieven en vacatures.

Octaëdrische structuurmotieven worden over het algemeen gevonden in zowel amorfe als kristallijne faseveranderingsmaterialen. Ze worden beschouwd als de basiseenheden tijdens faseovergang, die ernstig defect zijn in de amorfe fase. Deze configuraties veranderen in meer geordende configuraties na kleine lokale herschikkingen, waarvan de groei resulteert in de kristallisatie van de steenzout (RS) fase met een grote hoeveelheid vacatures in de kationen. Verder gedreven door thermodynamische drijvende kracht, deze vacatures bewegen en gelaagd langs bepaalde richtingen; bijgevolg, de metastabiele RS-structuur transformeert in de stabiele hexagonale (HEX) structuur. Op basis van de resultaten, de onderzoekers ontdekten dat de omkeerbare faseovergang tussen de amorfe fase en de RS-fase, zonder verder te veranderen in de HEX-fase, het benodigde stroomverbruik aanzienlijk zou verminderen. Robuuste octaëders en veel vacatures in zowel de amorfe als de RS-fase, respectievelijk vermijden van grote atomaire herschikking en het verschaffen van de nodige ruimte, zijn cruciaal om de nanoseconde of zelfs sub-nanoseconde werking van PCRAM te bereiken.