Thin films of the Ge2Sb2Te5 (GST) material are characterized by high rate of phase transformations (< 50 ns) and high optical contrast (~ 30 %) between amorphous and crystalline structure. A common way to switch thin GST films from an amorphous to a crystalline state is laser radiation. However, reversible switching of elements with a large size of the GST functional area can only be achieved in the surface scanning mode with a pulsed laser beam, which significantly increases switching time. In this work, the design of the functional micro-sized GST region switching a thin-film resistive heating element is presented. It has been established that crystallization of 100×100 µm 30 nm GST functional area into fcc structure occurs when single 200 ms long electric impulse with amplitude 2.1 V (~ 310 mA), or at 1.7 V and ~ 220 mA current in DC measuring mode, flows through heating element. According to implemented computer simulation, the GST area at this electrical action heats up to ~ 218 °C. The results obtained demonstrate the possibility to use the developed and fabricated structure for creation of elements of non-volatile active optical and opto-electronic devices, including information display devices.
Тонкие пленки материала Ge2Sb2Te5 (GST) характеризуются высокой скоростью фазовых превращений (< 50 нс) и оптическим контрастом (~ 30 %) между аморфной и кристаллической структурами. Распространенным способом переключения тонких пленок GST из аморфного состояния в кристаллическое и обратно является лазерное излучение. Однако реализовать обратимое переключение элементов большой площади функциональной области GST можно только в режиме сканирования поверхности импульсным лазерным пучком, что существенно увеличивает время переключения. В работе представлена конструкция для переключения функциональной микроразмерной области GST с помощью тонкопленочного резистивного нагревательного элемента. Установлено, что кристаллизация функциональной области GST размером 100 ×100 мкм и толщиной 30 нм в fcc-структуру происходит при протекании через нагревательный элемент одиночного электрического импульса длительностью 200 мс и амплитудой 2,1 В (~ 310 мА) или при напряжении 1,7 В и токе ~ 220 мА в DС-режиме измерений. В соответствии с выполненным компьютерным моделированием при данном электрическом воздействии область GST разогревается до температуры ~ 218 °C. Полученные результаты демонстрируют возможность применения разработанной и изготовленной структуры для создания элементов энергонезависимых активных оптических и оптоэлектронных устройств, в том числе устройств отображения информации.