Etude des phénomènes électrothermiques liés à l'amorphisation et à la cristallisation d'un matériau à changement de phase pour application aux mémoires non volatiles

par Vincent Giraud

Thèse de doctorat en Micro et nano-électronique

Sous la direction de François Mondon.

Soutenue en 2005

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Les mémoires PC-RAM intègrent entre deux électrodes un matériau à changement de phase, le chalcogénure Ge2Sb2Te5, qui peut basculer réversiblement entre un état amorphe résistif (OFF) et un état cristallin conducteur (ON). Le but de la thèse est d'étudier les phénomènes électrothermiques intervenant lors de l'amorphisation et la cristallisation. Nous caractérisons les différences thermiques et électriques des deux phases, notamment par la mesure de leur conductivité thermique (méthode 3 ω), et par le tracé des caractéristiques électriques I(V). Nous étudions également en détail les mécanismes de la transition OFF --> ON, pour laquelle nous mettons en évidence la formation d'un filament amorphe conducteur instable. Nous présentons les résultats des tests dynamiques effectués sur nos cellules microniques et submicroniques. Enfin, nous analysons quelques modélisations et simulations numériques, en montrant la difficulté expérimentale à éviter la fusion lors du processus de cristallisation.


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  • Titre traduit

    Study of the electrothermal phenomena linked to the amorphization and the crystallization of a phase-change material, for non-volatile memories applications


  • Résumé

    PC-RAM memories imply a phase-change chalcogenide material, Ge2Sb2Te5, that can reversibly switch between a resistive amorphous state (OFF) and a conductive crystalline state (ON). The objective of the thesis is to study the electrothermal phenomena that may be implicated during the amorphization and crystallization steps. We characterize the thermal and electrical differences between the two phases, by measuring their thermal conductivities (3 ω method), and by drawing the I(V) electrical characteristics. We study in details the mechanisms responsible for the OFF --> ON transition, for the one we point out the formation of an instable conductive amorphous filament. We show the results of the dynamical tests made on our micronic and submicronic cells. Finally, we analyse some models and numerical simulations, showing the experimental difficulty in avoiding the melting during the crystallization step.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (210 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 205-210

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/GRE1/0155
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/GRE1/0155/D
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