Matériaux chalcogénures nanocomposites avec des propriétés thermiques améliorées pour le développement de mémoires à changement de phase faible consommation et haute stabilité thermique

Publié le : 15 juillet 2019

Les mémoires à changement de phase (PCM) sont les meilleures candidates pour remplacer les mémoires Flash, pour la réalisation de mémoires universelles de type SCM (Storage Class Memory) à la frontière entre les mémoires volatiles et non volatiles ainsi que pour le neuromorphique et l’intelligence articificielle. Néanmoins, celles-ci présentent une limite majeure liée aux courants de programmation trop élevés pour les futures générations de mémoires. Ainsi, la maîtrise de la thermique aux échelles nanométriques afin de limiter la consommation d’énergie est un point crucial afin d’optimiser l’effet Joule mis en jeu lors la programmation du point mémoire. Néanmoins la thermique à ces échelles nanométriques est encore mal comprise. Ainsi, cette thèse vise à développer de nouveaux matériaux à changement de phase de type GeSbTe et de nouvelles architectures pour fabriquer des mémoires PCM fonctionnant à plus faible puissance et présentant une plus grande stabilité thermique qu’actuellement.

Ces objectifs peuvent être atteints par une optimisation du matériau à changement de phase Ge-Sb-Te (nanostructuration, multicouche, composition) et par une optimisation du confinement thermique de la cellule mémoire.

L’élaboration (dépôts PVD sur bâtis de dépôt industriels) et la caractérisation de ces nouveaux matériaux GST nanostructurés (XRD, résistivité et magnéto-transport/Hall,FTIR/Raman/réflectivité, caractérisations au Synchrotron etc.) seront effectuées au CEA-Leti. La caractérisation du transport thermique (conductivité thermique Kth, RUS, Brillouin Scatt., Laser US, Inelastic Scatt., VDoS, …) et sa modélisation seront réalisés à l’ILM (Lyon). Les démonstrations électriques (performances, fiabilité) seront faites sur des dispositifs intégrés au LETI ainsi que chez notre partenaire industriel STMicroelectronics à Crolles.

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