相变存储器的速度极限

系统地展示了不同电极尺寸的 Sb 器件在设定脉冲条件下的电压分布情况，结果如图 3.11 所示。电极尺寸越小，同样脉冲条件下完成 Set 操作所需脉冲电压就越小，如在 10000 ps 条件下，200 nm 器件单元需要 2.9 V，随着器件尺寸减小，电压需要降低至 2.6 V（120 nm）和 2.1 V（60 nm）。这主要是因为 Set 操作主要是相变材料的结晶过程，电极尺寸越小，柱状电极上方所需要结晶的区域就越小，因此结晶所需要的总能量就会越小，反映到测试结果中就是所需电压/脉宽越小。这种结晶区域的大小差异也导致了材料晶化后，器件电阻出现变化，变化规律基本符合 R∝L/S(R:器件电阻;L:介质层厚度;S:导电区的面积)。此外，还可以看到器件尺寸的减小有助于加快器件的操作速度，相同的规律也曾在 GST 的研究中被报道。