Wielokrotnie zapisywalne nośniki DVD z materiałów o zmiennej fazie

T.Stobiecki Katedra Elektroniki AGH19.10. 20043 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

m

m

T

TTΔHΔG

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

Przydatność Łatwość formowania szkła

Temperatura topnienia/ułożenie

warstw

Przechowywanie archiwów

Stabilność w fazie amorficznym

Duża energia aktywacji

Odczytywanie Duży stosunek S/N Duży kontrast optyczny

Kasowanie Szybka rekrystalizacja Prosta faza krystalizacji, niski

współczynnik lepkości

Cykliczność Stabilne 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, Sb2-Se, In-Se, GeTe, Bi-Se-Sb, Pd-

Te-Ge-Sn 1987: GeTe-Sb2Te3, (Ge2Sb2Te3, GeSb2Te4), In-Se_Tl-Co 1988: In-Sb-Te, In3SbTe2 1989: GeTe-Sb2Te3-Sb, Ge-Sb-Te-Pd, Ge-Sb-Te-Co,

Sb2Te3-Bi2Se3

1991: 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 ΔRC

C

CAC R

RRR

)(

Proces zapisu

1 – brak zmian sieci krystalicznej

2 – przejście w fazę amorficzną

3 – rekrystalizacja materiału

4 – redukcja zdolności odbicia

Proces wymazywania1 – brak zmian sieci

krystalicznej2 – zmiana fazy na

krystaliczną3 – reamorfizacja materiału4 – zmiana fazy na

krystaliczną5 – znaczna utrata zdolności

odbicia

Ograniczenia gęstości zapisu

NA – apertura numeryczna soczewkiobecnie: NA=0,5 – 0,6

w przyszłości: NA=0,8

ograniczenie ¾* λλ – długość fali lasera

obecnie: λ=780nm

w przyszłości: InGaAlP λ=635nm niebieski laser λ=400nm

NAl

2

22,1

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 1012 cykli set/reset