The phase change random access memory (PRAM) is spotlighted as the most promising new memory. The most widely used phase change materials (PCM) in PRAM is Ge2Sb2Te5 (GST). However, Energy Conversion Device (ECD) and Ovonyx which is future being of ECD in USA have exclusive rights of GST. Therefore the development of the alternative PCM is strongly required. The requirements of PCM for PRAM are high crystallization temperature, low melting point, non-phase separation during phase change.
In this research, The (InSb)2Te3 alloy was selected as a new alternative PCM for GST for PRAM. The crystal structure of (InSb)2Te3 was an α(Sb2Te3) rhombohedral (a=b=c, ??=??=????90°) single phase with identical lattice parameters in a wide composition range of In (0-28 at.%). The crystallization temperature and melting point of (InSb)2Te3 were in the ranges of 149-219 °C and 608-614 °C, respectively, and similar to those of GST. The electric properties of (InSb)2Te3 with a wide composition range of In contents showed the typical PRAM properties such as I-V, R-V, and switching behavior. The reset current of (InSb)2Te3 decreased with increasing In content and the low power consumption and good retention can be realized by controlling In content. The ratio of the cell resistance and sheet resistance of amorphous (InSb)2Te3 to those crystalline (InSb)2Te3 were almost the same as or larger than those of GST. The cycling endurance test of (InSb)2Te3 with a wide range of In contents showed the comparable results to GST. (InSb)2Te3 was concluded to be a very promising phase change material for PRAM.
상변화메모리는 가장 유망한 차세대 메모리 중 하나로 각광받는다. 상변화 메모리에 사용되는 상변화 물질중 가장 많이 사용되고 있는 것은 Ge2Sb2Te5 이다. 그러나 GST는 미국의 ECD사와 그의 후신인 Ovonyx 사의 독점적 특허물질이다. 그렇기 때문에 새로운 상변화 물질의 개발이 강력히 요구된다. 어떤 물질이 상변화 메모리에 사용되기 위해서는 낮은 녹는점, 높은 결정화 온도를 갖추고 있어야 하며, 상변화 도중 상 분리가 일어나지 않아야 한다.
본 연구에서는, (InSb)2Te3 합금을 GST를 대체할 새로운 상변화 물질로 선택하였다. (InSb)2Te3 합금은 In 함량이 0~28% 인 넓은 조성 범위에서 동일한 격자 상수를 가지는 α(Sb2Te3) 능면정 (a=b=c, ??=??=????90°) 단일상을 유지하였다. (InSb)2Te3 의 결정화 온도는 149~219 °C 범위에 있으며, 융점은 608~614 °C 범위에 있다. 이 값들은 GST와 거의 유사한 값이다. 전기적 특성 결과, (InSb)2Te3 합금은 넓은 조성 범위에서 전형적인 PRAM특성인 I-V, R-V 특성 커브들과 스위칭 동작을 보여줬다. 또한, In 함량이 증가함에 따라 리셋 전류는 감소하였는데, 이를 통해 In 함량을 적절히 조절함으로써 낮은 소비 전력과 뛰어난 신뢰성을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 그리고, 비정질상태와 결정질 상태의 소자 저항 비 측정결과 GST와 비슷하거나 더 큰 값을 가짐을 알 수 있다. 이를 통해 적절한 In 함량 조절을 통해 GST에 비해 더 좋은 sensing signal margin 을 가지게 할 수 있음을 알 수 있다. 또한 넓은 함량 범위에서 반복 동작 특성 테스트 결과, GST와 비슷한 값을 나타냄을 알 수 있었다. 이러한 결과들을 바탕으로 (InSb)2Te3 합금은 PRAM의 상변화 물질로서 유망한 물질 중 하나라고 결론 지을 수 있다.
