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From octahedral structure motif to sub-nanosecond phase transitions in phase change materials for data storage

Science China(Information Sciences) 2018年第8期61卷 132-146页

作者： Zhitang SONG Sannian SONG Min ZHU liangcai wu Kun REN Wenxiong SONG Songling FENG State Key Laboratory of Functional Materials for Informatics Shanghai Institute of Micro-system and Information Technology Chinese Academy of Sciences

Phase change random access memory(PCRAM) has been successfully applied in the computer storage architecture, as storage class memory, to bridge the performance gap between DRAM and Flashbased solid-state drive due to its good scalability, 3 D-integration ability, fast operation speed and compatible with CMOS technology. Focusing on phase change materials and PCRAM for decades, we have successfully developed 128 Mb embedded PCRAM chips, which can meet the requirements of most embedded systems.3 D Xpoint(3 D PCRAM), invented by Intel and Micron, has been regarded as a new breakthrough in the last 25 years since the application of NAND in 1989, which represents state-of-the-art memory technology.This technology has some remarkable features, such as the confined device structure with 20 nm size, the metal crossbar electrodes to reduce the resistance variations in PCRAM arrays, and the ovonic threshold switching selector that can provide a high drive current and a low leakage current. A good understanding of phase change mechanism is of great help to design new phase change materials with fast operation speed,low power consumption and long-lifetime. In this paper, we firstly review the development of PCRAM and different understandings on phase change mechanisms in recent years, and then propose a new view on the mechanism, which is based on the octahedral structure motifs and vacancies. Octahedral structure motifs are generally found in both amorphous and crystalline phase change materials. They are considered to be the basic units during phase transition, which are severely defective in the amorphous phase. These configurations turn into more ordered ones after minor local rearrangements, the growth of which results in the crystallization of rocksalt(RS) phase with a large amount of vacancies in the cation sites. Further driven by thermodynamic driving force, these vacancies move and layer along certain directions; consequently, the metastable RS structure transforms into the stable hexagonal(HEX) structure. Based on

关键词： phase change memory phase change materials octahedral structure motif fast crystallization speed phase change mechanism

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Synthesis and characterization of phase change memory cells

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Science China(Technological Sciences) 2009年第9期52卷 2724-2726页

作者： WANG Ke HAN XiaoDong ZHANG Ze wu liangcai LIU Bo SONG ZhiTang FENG SongLin Institute of Microstructure and Property of Advanced Materials Beijing University of TechnologyBeijing 100124China Laboratory of Nanotechnology Shanghai Institute of Micro-System and Information TechnologyChinese Academy of SciencesShanghai 200050China

Phase change memory (PCM) cells based on Ge2Sb2Te5 were synthesized and investigated. Currentvoltage measurements demonstrated different final resistances. Transmission electron microscopy (TEM),high resolution electron microscopy (HREM) and the energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analyses were used to characterize the microstructures of the PCM cells. The architectures,structures and defects in the cells including the deposited elemental distributions and the interfacial structures between electrodes and barrier layers were studied in detail.

关键词： electron microscopy microstructure multilayer structure

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QUANTUM CONFINEMENT AND COULOMB BLOCKADE IN SELF-ASSEMBLY NANOCRYSTALLINE SI FLOATING GATE STRUCTURE FOR NANO-ELECTRONIC DEVICES

QUANTUM CONFINEMENT AND COULOMB BLOCKADE IN SELF-ASSEMBLY NA...

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第8届国际材联电子材料国际研讨会

作者： Kunji Chen Jianjun Shi liangcai wu Jun Xu Wei Li Di wu Xinfan HuangNational Lab of Solid State Microstructures and Dept. of Phy. Nanjing Univ. Nanjing 210093 China

＜正＞ A room-temperature nanocrystalline Si （nc-Si） based memory was first reported by IBM research division. The memory structure is a single field effect transistor （FET） with nc-Si floating gate. The devices utilize direct tunneling and storage of electrons in three-dimensionally confined nanocrystals. For nc-Si based memory, the quantum confinement effect and Coulomb blockade effect in nc-Si floating, gate are suggested to be crucial for the operation of device. However, the role of energy states including discrete quantum states

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GPS高程转换的总体最小二乘拟合推估模型

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武汉大学学报（信息科学版） 2016年第9期41卷 1259-1264页

作者：王乐洋吴飞吴良才东华理工大学测绘工程学院江西南昌330013 流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室江西南昌330013 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

在现有的关于GPS高程转换的总体最小二乘方法研究中,通常是将高程异常转换参数的计算与待求点高程异常的计算分两步进行处理,并且只考虑由已知高程异常点的平面坐标组成的系数矩阵的误差,忽略了高程异常待求点的坐标误差。针对以上问题... 详细信息

在现有的关于GPS高程转换的总体最小二乘方法研究中,通常是将高程异常转换参数的计算与待求点高程异常的计算分两步进行处理,并且只考虑由已知高程异常点的平面坐标组成的系数矩阵的误差,忽略了高程异常待求点的坐标误差。针对以上问题,本文提出了GPS高程转换的总体最小二乘拟合推估模型,将计算高程异常转换参数和待求点高程异常联合处理,且考虑到所有点的点位误差,最后采用拟合推估法进行求解。实验结果表明,本文方法能够有效地提高高程转换的精度。

关键词：总体最小二乘拟合推估法 GPS高程高程转换多项式拟合

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三种对流层延迟模型的精度对比

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测绘科学 2017年第2期42卷 11-13,17页

作者：汤中山吴良才东华理工大学测绘工程学院南昌330013 流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室南昌330013

针对不同对流层延迟模型的改正精度不同的问题,该文采用3个IGS站BJFS、SHAO、wuHN的2014年对流层天顶总延迟数据以及地面气象数据,对目前常用的3种对流层延迟模型:霍普菲尔德(Hopfield)、萨斯塔莫宁(Saastamoinen)、欧洲地球静止导航重... 详细信息

针对不同对流层延迟模型的改正精度不同的问题,该文采用3个IGS站BJFS、SHAO、wuHN的2014年对流层天顶总延迟数据以及地面气象数据,对目前常用的3种对流层延迟模型:霍普菲尔德(Hopfield)、萨斯塔莫宁(Saastamoinen)、欧洲地球静止导航重叠服务(EGNOS)的精度进行了分析。结果表明:Saastamoinen和Hopfield模型的精度相当,EGNOS模型精度略差于其余两种模型,但能满足GNSS米级的定位要求;在气象条件变化剧烈时,EGNOS模型精度不如实测地面气象数据的Hopfield和Saastamoinen模块。

关键词：对流层延迟模型对流层天顶总延 Hopfield模型 Saastamoinen模型欧洲地球静止导航重叠服务(EGNOS)

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电子在镍纳米晶中的直接隧穿及其在MOS结构中的存储(英文)

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稀有金属材料与工程 2012年第1期41卷 1-4页

作者：倪鹤南吴良才宋志棠惠唇上海交通大学上海200030 绍兴文理学院浙江绍兴312000 中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050

研究了镍纳米晶镶嵌在 MOS(金属—氧化物—半导体)电容结构中应用于非挥发性存储器的可行性。制备了镶嵌在氧化层中的镍纳米晶。采用电子束蒸发方法,再经过快速退火工艺,得到平均尺寸 7 nm,密度 1.5×1012/cm2的镍纳米晶。电容随频率变... 详细信息

研究了镍纳米晶镶嵌在 MOS(金属—氧化物—半导体)电容结构中应用于非挥发性存储器的可行性。制备了镶嵌在氧化层中的镍纳米晶。采用电子束蒸发方法,再经过快速退火工艺,得到平均尺寸 7 nm,密度 1.5×1012/cm2的镍纳米晶。电容随频率变化曲线发现明显的峰,测试分析了电容-电压和电导-电压特性。结果表明电子通过直接隧穿停留在镍纳米晶中,并且存储在 MOS 结构中。

关键词：纳米晶存储器镍纳米晶 MOS 结构电荷存储特性

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南昌地区地基GPS水汽反演中区域加权平均温度模型

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南昌大学学报（理科版） 2016年第3期40卷 264-268页

作者：罗桢吴良才东华理工大学测绘工程学院江西南昌330013 流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室江西南昌330013

在GPS气象学中,加权平均温度Tm作为可降水量解算中的一个参数,对可降水量解算精度的影响有着重大的作用,利用南昌探空站2011~2015年的探空数据分析了南昌地区加权平均温度的时空特性及其与地表温度的关系,并通过线性回归的方法得到了该... 详细信息

在GPS气象学中,加权平均温度Tm作为可降水量解算中的一个参数,对可降水量解算精度的影响有着重大的作用,利用南昌探空站2011~2015年的探空数据分析了南昌地区加权平均温度的时空特性及其与地表温度的关系,并通过线性回归的方法得到了该地区加权平均温度模型,并对目前可用的经验模型的适用性进行了分析,结果表明,基于南昌探空站资料建立的加权平均温度区域模型,其适用性最优,对PWV的解算精度影响最小。

关键词： GPS气象学加权平均温度探空资料线性回归

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C掺杂Sb_(2)Te_(3)高速相变材料

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东华大学学报（自然科学版） 2023年第5期49卷 33-40页

作者：陈元浩吴良才黄晓江宋三年宋志棠东华大学理学院上海201620 中国科学院上海微系统与信息技术研究所集成电路材料全国重点实验室上海200050

Sb_(2)Te_(3)材料是一种具有快速相变特性的硫系化合物材料,但其热稳定性较差,高、低阻态之间的阻值差异小,不适宜制备相变存储器件。为解决Sb_(2)Te_(3)材料的高、低阻态的阻值差异小,热稳定性差的问题,提出对Sb_(2)Te_(3)材料进行碳(C... 详细信息

Sb_(2)Te_(3)材料是一种具有快速相变特性的硫系化合物材料,但其热稳定性较差,高、低阻态之间的阻值差异小,不适宜制备相变存储器件。为解决Sb_(2)Te_(3)材料的高、低阻态的阻值差异小,热稳定性差的问题,提出对Sb_(2)Te_(3)材料进行碳(C)掺杂改性。试验制备了基于C掺杂Sb_(2)Te_(3)材料(C-Sb_(2)Te_(3))的高速相变存储器件,并分析了氢(H)等离子体处理加热电极对相变存储器件性能的影响。基于C-Sb_(2)Te_(3)材料制备的相变存储器件的高、低阻态阻值比达两个数量级,器件的擦写循环次数达10^(5)次;分析氢(H)等离子体处理对器件性能的影响,加热电极经过H等离子体处理的相变存储器件高、低阻态的阻值稳定。研究表明:掺杂C使得Sb_(2)Te_(3)材料的结晶温度上升、晶粒细化;使用C掺杂Sb_(2)Te_(3)材料制备相变存储器件,并进行H等离子体处理,可得到一种具有热稳定性高、阻值稳定、能多次循环擦写的高速相变存储器件。

关键词：相变材料 C-Sb_(2)Te_(3) 高热稳定性高速相变表面处理

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Ni纳米晶制备及其在MOS电容中存储特性研究

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固体电子学研究与进展 2009年第3期29卷 460-464页

作者：倪鹤南惠春吴良才宋志棠上海交通大学微纳科学技术研究院上海200030 上海交通大学生命科学技术学院上海200030 中国科学院上海微系统与信息技术研究所纳米技术实验室上海200050

优化了Ni纳米晶的制备工艺参数,得到了分布均匀,形状为球形,平均尺寸5nm,密度2×1012/cm2的Ni纳米晶。在此基础上,制备了包含Ni纳米晶的MOS电容结构。利用高频电容-电压(C-V)和电导-电压(G-V)测试研究了其电学性能,证明该MOS电容结构的... 详细信息

优化了Ni纳米晶的制备工艺参数,得到了分布均匀,形状为球形,平均尺寸5nm,密度2×1012/cm2的Ni纳米晶。在此基础上,制备了包含Ni纳米晶的MOS电容结构。利用高频电容-电压(C-V)和电导-电压(G-V)测试研究了其电学性能,证明该MOS电容结构的存储效应主要源于金属纳米晶的限制态。电容-时间(C-t)测试曲线呈指数衰减趋势,保留时间600s,具有较好的保留性能。

关键词：非挥发性存储器镍纳米晶金属-氧化物-半导体电容

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GPS高程转换的总体最小二乘组合方法

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测绘工程 2016年第4期25卷 11-14页

作者：王乐洋吴飞吴良才东华理工大学测绘工程学院江西南昌330013 流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室江西南昌330013 江西省数字国土重点实验室江西南昌330013

在现有GPS高程转换的研究中,通常只采用单一的解算方法,然而,不同的计算方法由于适用的条件不同,在对同一组数据进行解算时,解算的精度也各有优劣。针对以上问题,文中提出GPS高程转换的总体最小二乘组合方法,对多种不同的高程转换方法... 详细信息

在现有GPS高程转换的研究中,通常只采用单一的解算方法,然而,不同的计算方法由于适用的条件不同,在对同一组数据进行解算时,解算的精度也各有优劣。针对以上问题,文中提出GPS高程转换的总体最小二乘组合方法,对多种不同的高程转换方法进行组合,运用总体最小二乘法计算不同方法的权值,结合实际工程数据,验证该方法的可行性。计算结果表明,提出的方法能够有效地提高高程转换精度。

关键词：总体最小二乘组合方法 GPS高程高程转换多项式拟合

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