Wielokrotnie zapisywalne nośniki DVD z materiałów o zmiennej fazie T.Stobiecki Katedra Elektroniki AGH wykład

Dostępne nośniki DVD Magneto – optyczne Materiały z zmiennej fazie (Phase change media)

Zasada zapisywania, odczytu i kasowania materiałów o zmiennej fazie

Stan krystaliczny i amorficzny

Krystalograficzy a amorficzny

Predkość przejścia pomiędzy fazami

Uwalnianie energii cieplnej - Gips G = H – TS G – uwalnianie energii – Gips H – energia T – temperatura S - entorpia

Temperaturowa zależność uwalniania ciepła G

Przejście ze stanu krystalicznego w płynny Tm – temperatura topnienia Tg – temperatura krzepniecia

Wymagania co do materiału 1. Zapis 2. Stabilność zapisanych danych 3. Łatwy odczyt 4. Wymazywanie 5. Odporność i wytrzymałość na liczne cykle kasowania i zapisywania

Wymagania i właściwości materiałów Wymagania pamięci Wymagania materiałów Właściwości materiału PrzydatnośćŁatwość formowania szkła Temperatura topnienia/ułożenie warstw Przechowywanie archiwów Stabilność w fazie amorficznym Duża energia aktywacji OdczytywanieDuży stosunek S/NDuży kontrast optyczny KasowanieSzybka rekrystalizacja Prosta faza krystalizacji, niski współczynnik lepkości CyklicznośćStabilne układanie warstw Małe naprężenia

Historia wykorzystywanych materiałów 1971: Te-Ge-Sb-S 1974: Te-Ge-As 1983: Te-Ge-Sn-O 1985: Te-Sn-Se, Ge-Se-Ga 1986: Te-Ge-Sn-Au, Sb 2 -Se, In-Se, GeTe, Bi-Se-Sb, Pd-Te-Ge-Sn 1987: GeTe-Sb 2 Te 3, (Ge 2 Sb 2 Te 3, GeSb 2 Te 4 ), In-Se_Tl- Co 1988: In-Sb-Te, In3SbTe2 1989: GeTe-Sb 2 Te 3 -Sb, Ge-Sb-Te-Pd, Ge-Sb-Te-Co, Sb 2 Te 3 -Bi 2 Se : Ag-In-Sb-Te

Diagram fazy

Minimalny czas i temperatura dla rekrystalizacji

Proces zapisu Elementem dokonującym zapisu jest laser. Wiązka lasera musi mieć określoną moc i czas trwania. Efektem działania lasera jest unormowana zmiana zdolności odbicia ΔR C

Proces zapisu 1– brak zmian sieci krystalicznej 2 – przejście w fazę amorficzną 3 – rekrystalizacja materiału 4 – redukcja zdolności odbicia

Proces wymazywania 1 – brak zmian sieci krystalicznej 2 – zmiana fazy na krystaliczną 3 – reamorfizacja materiału 4 – zmiana fazy na krystaliczną 5 – znaczna utrata zdolności odbicia

Ograniczenia gęstości zapisu NA – apertura numeryczna soczewki obecnie: NA=0,5 – 0,6 w przyszłości: NA=0,8 ograniczenie ¾* λ λ – długość fali lasera obecnie: λ=780nm w przyszłości: InGaAlP λ=635nm niebieski laser λ=400nm

Zwiększania gęstości zapisu Zatopione soczewki (immersion lens)

Zwiększania gęstości zapisu Mikroskopia przypowierzchniowa (near-field microscopy)

Zmiana rezystancji

Rezystancja komórki w zależności od impulsów prądu

Struktura komórki PCRAM

Matryca komórek PCRAM

Zalety pamięci PCRAM Duże szybkości zapisu i odczytu ( 10ns ) Niewielkie napięcia operacyjne ( >1V ) Nieskomplikowana logika sterująca Duża gęstość zapisu Łatwość integracji w układach CMOS Wysoka stabilność Niski koszt produkcji Prostota wykonania Duża trwałość cykli set/reset