張會(huì)芳 文獻(xiàn)綜述定稿.doc

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1、丈獻(xiàn)綜述題目學(xué)生姓名張會(huì)芳專業(yè)班級(jí)電子科學(xué)與技術(shù)07-1班學(xué)號(hào)200711010149院（系）技術(shù)物理系2011年5月1日指導(dǎo)教師（職稱）完成時(shí)間相變存儲(chǔ)材料的研究及應(yīng)用1引言信息的儲(chǔ)存是信息系統(tǒng)的重耍方而，信息儲(chǔ)存是將獲得的或加工后的信息保存起來，以備將來應(yīng)用。信息儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存應(yīng)用的設(shè)備是相同的，但信息儲(chǔ)存的思路，即為什么要儲(chǔ)存這些數(shù)據(jù)，以什么方式儲(chǔ)存這些數(shù)據(jù)，存在什么介質(zhì)上，將來有什么用處，對(duì)決策可能產(chǎn)生的效果是什么等。只有正確的舍棄信息，才能正確使用信息。信息存儲(chǔ)伴隨著人類文明和科技的發(fā)展，從原始的存儲(chǔ)方式到現(xiàn)在的高科技存儲(chǔ)技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的吋期

2、。信息貯存材料在50年前到現(xiàn)在一直是以磁記錄為主。磁盤的記錄密度已經(jīng)超過lO'bit/cn?,磁帶為0.2x10*。磁盤和磁帶都是將磁粉(Y-Fe2O3鐵氧體)涂在磁盤或有機(jī)膜上而成，產(chǎn)品的成本低，穩(wěn)定性好。60年代發(fā)展出CrO2和以(Co++)改性的氧化鐵粉是記錄密度更高的材料。70年代發(fā)展出超微細(xì)鐵粉(0.2px0.02p),到80年代(BaO-6Fc2O3)?鐵氧體的超微細(xì)粉涂于(0.1pm直徑)和(O.Olp厚度圓盤)都具有良好的磁記錄性能。從50年代就開始研究的金屬薄膜記錄，H前己經(jīng)發(fā)展出多種成分的薄膜材料：Co、CoNi、CoNiCr和CoCr

3、/NiFc垂直記錄雙層薄膜等都具有廣泛的應(yīng)用和發(fā)展前途。從90年代發(fā)展起來的光儲(chǔ)存和磁光儲(chǔ)存的光碟，儲(chǔ)存密度高，可以達(dá)到(1010bit/cm2),使用壽命長(zhǎng)(/O'次)并且具有高保真度，可以擦除。光碟的發(fā)展很快，F(xiàn)I前已經(jīng)普遍使用。2相變信息存儲(chǔ)技術(shù)奧弗辛斯基(StanfordOvshinsky)⑴在1968年發(fā)表了第一?篇關(guān)于非晶體相變的論文，創(chuàng)立了非晶體半導(dǎo)體學(xué)。一年以后，他首次描述了基于相變理論的存儲(chǔ)器：材料由非晶體狀態(tài)變成晶體，再變回非晶體的過程屮，其非晶體和晶體狀態(tài)呈現(xiàn)不同的反光特性和電阻特性，因此可以利用非晶態(tài)和晶態(tài)分別代表“0”和“1”來存

4、儲(chǔ)數(shù)據(jù)。后來，人們將這一原理稱為奧弗辛斯基電子效應(yīng)。相變存儲(chǔ)器是基于奧弗辛斯基效應(yīng)的元件，因此被命名為奧弗辛斯基電效應(yīng)統(tǒng)一存儲(chǔ)器(OUM)o2.1相變存儲(chǔ)器工作原理相變存儲(chǔ)器(PCM)是一種非易失存儲(chǔ)設(shè)備，它利用材料的可逆轉(zhuǎn)的相變來存儲(chǔ)信息。同一物質(zhì)可以在諸如固體、液體、氣體、冷凝物和等離子體等狀態(tài)下存在，這些狀態(tài)都稱為相。相變存儲(chǔ)器便是利用特殊材料在不同相間的電阻差異或者光學(xué)性能差異進(jìn)行工作。圖1-1相變存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)原理相變存儲(chǔ)的基木原理是一種材料有兩種獨(dú)立穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)態(tài)-晶態(tài)和非晶態(tài)，為了克服二者的能量勢(shì)壘，必須給材料施加能量即激光脈沖和電流脈沖等才能在

5、兩種結(jié)構(gòu)態(tài)Z間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。相變硫?qū)倩镌谟蔁o定形相轉(zhuǎn)向結(jié)晶相時(shí)會(huì)表現(xiàn)出可逆的相變現(xiàn)彖。如圖1所示為相變存儲(chǔ)的原理。在無定形相，材料是高度無序的狀態(tài)，不存在結(jié)晶體的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。在不同的結(jié)構(gòu)狀態(tài)〔2］下，材料表現(xiàn)出不同的光學(xué)或者電學(xué)性質(zhì)。利用不同的光學(xué)或電學(xué)性質(zhì)實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制信息的記錄。2.2相變存儲(chǔ)器Fl前基于相變材料的存儲(chǔ)方式有光學(xué)存儲(chǔ)和電學(xué)存儲(chǔ)兩種主要的方式。2.2.1相變光盤所謂光存儲(chǔ)技術(shù)，是通過光學(xué)方式在一個(gè)被稱為光盤的圓盤上進(jìn)行信息讀寫的技術(shù)。光盤存儲(chǔ)有許多自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大、密度高、壽命更長(zhǎng)、信息的信噪比高、可以非接觸式讀寫和擦除等。但是光學(xué)

6、衍射極限在很大程度上限制了存儲(chǔ)的容量和密度。2002年8刀東芝和NEC公司就利用藍(lán)光激光器并結(jié)合兩公司的相變存儲(chǔ)提出下一代DVD格式，使得單層和雙層的存儲(chǔ)容量達(dá)到27和50Gb.2004年TDK公推出專業(yè)藍(lán)光相變盤，存儲(chǔ)量是普通DVD盤的五倍可擦寫1000次以上.經(jīng)過三十多年的發(fā)展，光盤存儲(chǔ)技術(shù)從LD（激光視盤）到CD（小型光盤），再到DVD（數(shù)字多用光盤），直到H前的BD（藍(lán)光光盤），取得了巨大成就，形成了世界規(guī)模的龐人市場(chǎng)?？梢灶A(yù)見光盤存儲(chǔ)技術(shù)還將繼續(xù)占據(jù)信息存儲(chǔ)的重要地位,是光電子領(lǐng)域屮的支柱產(chǎn)業(yè)之一。表1?1三代札I變光盤的性能指標(biāo)比較光盤記錄波單

7、面容最小記錄道間距掃描速率存取時(shí)間傳輸速率類型長(zhǎng)(nm)量(Gb)長(zhǎng)度（nm）(mm)(m/s)(ms)(Mb/s)CD7800.658331.61.2-1.41004.32DVD6504.74100.743.843036-27BD405251490.3210-2010-2050-100數(shù)據(jù)來源：2007年《Phasechangematerialsforrewriteabledatastorage^2.2.2隨機(jī)相變存儲(chǔ)器(PCRAM)電學(xué)相變存儲(chǔ)器利用的是存儲(chǔ)材料兩相間的阻抗差。由電流注入產(chǎn)生的劇烈的熱量可以引發(fā)材料的相變。相變后的材料性質(zhì)由注入的屯流、

8、電壓及操作時(shí)間決定。在電存儲(chǔ)器件屮，電流脈沖作為焦耳熱源實(shí)現(xiàn)記錄信