Лазерно-индуцированная модуляция оптических свойств фазоизменяемых материалов GeTe и Ge2Sb2Tе5 для фотонных приложений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Киселев Алексей Владимирович

• Киселев Алексей Владимирович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Киселев Алексей Владимирович

Оглавление

Введение

Глава 1. Фазоизменяемые материалы как основа устройств фотоники

(литературный обзор)

1.1. Фазоизменяемые материалы

1.2. Природа оптического контраста в фазоизменяемых материалах

1.3. Управляемые фазовые переходы в фазоизменяемых материалах

1.4. Фазоизменяемые материалы в прикладных задачах фотоники

1.4.1. Методы получения тонкопленочных структур

1.4.2. Управление состоянием фазоизменяемых материалов в интегральных структурах

1.4.3. Интегральные устройства на основе фазоизменяемых материалов

Выводы по Главе

Глава 2. Методы получения и исследования образцов

2.1. Подготовка и получение тонкопленочных образцов ОеТе и Ое23^Те5

2.1.1. Исходные материалы. Мишени для напыления

2.1.2. Выбор и подготовка подложек

2.1.3. Напыление образцов тонких пленок ОеТе и Ое2БЬ2Те5

2.2. Подготовка и получение образцов полимерных волноводов

2.3. Исследование оптических свойств ОеТе и Ое2БЬ2Те5

2.3.1. Оптическая спектрофотометрия тонкопленочных образцов

2.3.2. Эллипсометрия тонкопленочных образцов

2.4. Структурные свойства образцов в различных фазовых состояниях

2.4.1. Рентгеноструктурный анализ тонкопленочных образцов

2.4.2. Методы электронной микроскопии

2.4.3. Метод спектроскопии комбинационного рассеяния

2.5 Экспериментальная установка для in situ исследования динамики оптических свойств тонкопленочных образцов GeTe и Ge2Sb2Te5 при

фазовом переходе, инициированном импульсным лазерным излучением... 64 2.6 Экспериментальная установка для исследования модуляции

оптического сигнала в полимерном волноводе

Выводы по Главе

Глава 3. Исследование динамики оптических свойств тонких пленок ОеТе и Ое2БЬ2Те5 при импульсном лазерном воздействии

3.1 Динамика оптических свойств ОеТе при воздействии лазерного излучения наносекундной длительности

3.2 Динамика оптических свойств Ое2БЬ2Те5 при воздействии лазерного излучения наносекундной длительности

3.3 Динамика оптических свойств Ое2БЬ2Те5 при воздействии лазерного излучения фемтосекундной длительности

3.4 Рассчетная модель фазового перехода в тонких пленках под действием импульсного излучения на основе термокинетического подхода и теории

нуклеации

Выводы по Главе

Глава 4. Модуляция оптического излучения в полимерном волноводе с активной областью из Ое2БЬ2Те5 под действием лазерных импульсов

4.1. Моделирование волноводной структуры на основе полимера Би-8

4.2. Экспериментальное исследование модуляции оптического сигнала в

полимерном волноводе с активной областью из Ое2БЬ2Те5

Выводы по Главе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Благодарности

Список литературы

Введение

В настоящее время сплавы на основе теллура, такие как ОеТе, Ое2БЬ2Те5 и др. представляют собой довольно перспективные материалы, служащие основой для различных устройств фотоники таких, как устройства оптической памяти [1], широкоспектральные модуляторы сигналов оптического диапазона [2] и быстродействующие ключи и коммутаторы [3], благодаря высокому контрасту их физических свойств, различных для возможных фазовых состояний этих материалов. Современные исследования направлены на поиск путей и методов использования фазоизменяемых материалов (ФИМ) для разработки и создания оптических [4, 5, 6] и мемристивных [7] нейроморфных устройств, по принципу действия схожих с элементами человеческого мозга и сочетающих в себе элементы памяти и логики одновременно.

Для создания фотонных устройств нового поколения, помимо упомянутого выше контраста физических свойств, в частности оптических, важны скорости их изменения при фазовых переходах, а также обратимость и воспроизводимость этих процессов. Кроме того, разработка энергоэффективных фотонных устройств нового поколения требует исследования и определения энергетических параметров оптического переключения. Частично, ряд параметров оптического переключения, такие как степень и глубина кристаллизации тонкой пленки, динамика температурного фронта могут быть определены «предсказательным» математическим моделированием. Соответственно, применение таких моделей требует глубокого изучения температурной динамики фазового перехода между аморфной и кристаллической фазами.

В последние несколько лет интерес научного сообщества направлен на изучение фундаментального предела скорости фазовых переходов в ФИМ, в том числе и в широко распространенных ОеТе и Ое23Ь2Те5 [8, 9], а также на исследование возможности и механизмов гибкого управления этим процессом [10]. Этот интерес в первую очередь вызван предложенной концепцией создания «оптического синапса» [11] в качестве основного элемента для нейроморфных

оптических вычислительных систем нового поколения [12, 4], а также оптических и оптоэлектронных устройств хранения информации высокой плотности [4]. Скорость фазовых переходов в ФИМ определяет скорость изменения их оптических и электрических констант, что чрезвычайно важно для создания перестраиваемых оптических фильтров и поглотителей [13], модуляторов, управляемых метаповерхностей [14], а также мемристивных устройств на основе ФИМ [15].

Стоит отметить, что in situ исследований динамики изменения как коэффициента оптического пропускания, так и коэффициента оптического отражения тонких пленок ФИМ при лазерно-индуцированных фазовых переходах ранее не проводилось.

Также существует определенная проблема интеграции устройств на основе ФИМ как в фотонные интегральные схемы, так и в устройства гетерогенной интеграции и поиск оптимальной технологии получения как активных волноводных структур, так и структур, выполняющих роль электрических соединений в классических интегральных схемах.

Всвязи с этим, исследование светоиндуцированной динамики оптических свойств халькогенидов, построение на их основе различных устройств фотоники, в том числе и биоподобных, является актуальной задачей, решение которой имеет важное как фундаментальное научное, так и практическое значение.

Цели и задачи

Основной целью настоящей работы было исследование изменения оптических свойств в тонких пленках функциональных фазоизменяемых материалов GeTe и Ge2Sb2Te5 при лазерно-индуцированных фазовых переходах как основы работы устройств фотоники и создание прототипа оптического модулятора на основе полимерного волновода с оптически активным элементом на основе ФИМ.

Для достижения поставленных целей были сформулированы следующие

задачи:

1. Разработка и создание универсального экспериментального стенда для in situ исследования динамики оптических свойств тонкопленочных образцов теллуридов, вызванной воздействием лазерного импульсного излучения.

2. Исследование оптических и структурных характеристик тонких пленок GeTe и Ge2Sb2Te5 в аморфном и кристаллическом фазовых состояниях.

3. Математическое моделирование процесса лазерного импульсного нагрева и процессов кристаллизации и аморфизации в тонких пленках GeTe и Ge2Sb2Te5.

4. Экспериментальное исследование лазерно-индуцированной динамики изменения коэффициентов оптического пропускания и отражения и возможности многоуровневого обратимого оптического переключения в тонких пленках GeTe и Ge2Sb2Te5.

5. Создание модели и прототипа оптического модулятора (синапса) на основе полимерного волновода с активной зоной из тонкой пленки Ge2Sb2Te5 и исследование модуляции оптического сигнала в такой структуре.

Научная новизна

1. Впервые обнаружено и исследовано явление временной задержки между началом изменения коэффициента оптического пропускания и началом изменения коэффициента оптического отражения при лазерно-инициированной аморфизации пленки GeTe толщиной 100 нм и 50 нм.

2. Впервые экспериментально исследовано изменение как коэффициента оптического отражения, так и коэффициента оптического пропускания тонких пленок Ge2Sb2Te5 при воздействии лазерных импульсов фемтосекундной длительности. Показано, что изменение оптических коэффициентов тонких пленок Ge2Sb2Te5 происходит за времена порядка 300-700 пс.

3. Впервые экспериментально показано, что в результате импульсного лазерного воздействия на тонкопленочные образцы Ge2Sb2Te5 образуется

кристаллический слой, толщина и положение которого определяются длительностью и плотностью энергии возбуждающего импульса. 4. Впервые в полимерном волноводе, покрытом оптически активной пленкой Се2БЬ2Те5 толщиной 50 нм реализована 40% модуляция оптического сигнала телекоммуникационного диапазона (1,55 мкм).

Практическая значимость

Научные результаты по численному моделированию и экспериментальному исследованию процессов фазовых переходов и динамики оптических свойств фазоизменяемых материалов могут быть использованы при проектировании различных устройств фотоники и оптоэлектроники: элементов оптической логики, оптических модуляторов и переключателей, динамически управляемых устройств управления оптическими сигналами на основе мета-поверхностей, а также устройств на основе интегральной волноводной оптики.

1. Продемонстрирован возможный диапазон лазерно-управляемой модуляции оптических свойств тонкопленочных образцов ФИМ в широком диапазоне длин волн от 500 нм до 20 мкм. Для образца Се2БЬ2Те5 область максимального контраста совпадает с телекоммуникационным С-диапазоном 1550 нм. Определены пороговые значения энергий воздействия для кристаллизации и аморфизации по динамике интегральной интенсивности Брегговских пиков и по динамике Рамановских спектров. Для Се2БЬ2Те5 процесс кристаллизации начинается с плотностей энергии 10 мДж/см2 и продолжается до уровня 40 мДж/см2 после которого начинаются процессы аморфизации вплоть до достижения порога абляции при плотности энергии выше 80 мДж/см2. Для Се2БЬ2Те5 эти значения составляют 7, 30 и 70 мДж/см2 соответственно.

2. Временная задержка между началом изменения коэффициента пропускания и началом изменения коэффициента отражения при аморфизации тонкопленочных образцов GeTe, вызванной воздействием лазерного импульса наносекундной длительности связана с быстрым охлаждением и аморфизацией

приповерхностного слоя. Такая задержка зависит от толщины образца и для 100 нм составляет 24 нс, а для 50 нм пленки - 13 нс.

3. При воздействии лазерных импульсов 532 нм 20 нс лазера изменение оптических коэффициентов тонких пленок GeTe и Ое2БЬ2Те5 происходит за время 20-30 нс для кристаллизации и 45-60 нс для аморфизации, характерное для термических процессов. При для образцов Ое23Ь2Те5 получено до 4-х уровней переключения.

4. При воздействии лазерных импульсов фемтосекундной длительности (800 нм 45 фс) изменение оптических коэффициентов тонких пленок Ое2БЬ2Те5 происходит за времена порядка 300-700 пс. При этом обеспечивается до 16 уровней модуляции оптических свойств.

5. В результате импульсного лазерного воздействия на тонкопленочные образцы Ое2БЬ2Те5 образуется кристаллический слой, толщина и положение которого определяются длительностью и плотностью энергии возбуждающего импульса.

6. При воздействии на активный элемент в виде 50 нм пленки Ое2БЬ2Те5 расположенной поверх полимерного интегрального волновода, 15 нс 532 нм лазерными импульсами получена модуляция оптического сигнала С-телекоммуникационного диапазона (1,55 мкм), проходящего через волновод. Степень модуляции достигает 40% при переходе материала активного элемента из полностью аморфного в полностью кристаллическое состояние.

Положения, выносимые на защиту

1. Полный фазовый переход из аморфного состояния в кристаллическое и обратно в пленках GeTe и Ge2Sb2Te5 толщиной до 100 нм, полученных на подложках с низкой теплопроводностью SiO2 может быть реализован в результате воздействия одиночного лазерного импульса наносекундной длительности с цилиндрическим пространственным распределением интенсивности.

2. В результате импульсного лазерного воздействия на тонкопленочные образцы Ое^Ь2Те5 образуется кристаллический слой, толщиной и положением которого

можно управлять за счет изменения плотности энергии возбуждающего излучения и длительности импульса лазерного излучения. 3. В полимерном интегральном волноводе, покрытом оптически активной 50 нм пленкой Ge2Sb2Te5, достигается 40% модуляции оптического сигнала C-телекоммуникационного диапазона (1,55 мкм) при переходе из аморфного в кристаллическое состояние и наоборот, инициированном лазерными импульсами длительностью 15 нс на длине волны 532 нм.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Лазерно-индуцированная модуляция оптических свойств фазоизменяемых материалов GeTe и Ge2Sb2Tе5 для фотонных приложений»

Достоверность работы

Достоверность представленных результатов подтверждается проверочными физическими экспериментами, согласованием полученных результатов с результатами других исследований, систематическим характером проведенных исследований, использованием современной аппаратуры и методов исследования.

Результаты работы опубликованы в международных журналах, индексируемых в базах Web of Science и Scopus, а также в журналах из списка ВАК. Результаты работы были доложены и обсуждены на семинарах и на международных конференциях.

Методология и методы исследования

В диссертационной работе используется комплексный экспериментально-теоретический подход в исследовании динамики процессов изменения коэффициентов оптического отражения и пропускания тонкопленочных образцов GeTe и Ge2Sb2Tе5 в процессе фазовых переходов, инициированных лазерными импульсами нано- и фемтосекндной длительности. Экспериментальные методы включают в себя как статические исследования оптических (спектры пропускания, отражения, коэффициентов преломления и экстинкции) и структурных (Рамановская микроскопия, ренгеноструктурный анализ, СЭМ, ПЭМ) характеристик образцов, так и динамические исследования изменения коэффициентов оптического отражения и пропускания тонкопленочных образцов GeTe и Ge2Sb2Tе5 в результате фазовых переходов, индуцированных лазерными

импульсами. Для теоретического анализа полученных экспериментальных данных применялось численное моделирование, позволившее оценить скорости протекания процессов изменения оптических свойств и изменение фазового состава образцов при воздействии лазерных импульсов с различными параметрами.

Личный вклад автора

Изложенные в работе результаты исследований выполнены лично автором или при его непосредственном участии.

Личный вклад автора состоит в разработке, создании и отладке лазерных экспериментальных установок, планировании и проведении экспериментов по исследованию динамики лазерно-инициированных фазовых переходов, проведении исследований спектров комбинационного рассеяния, участия в моделировании процессов лазерно-инициированных фазовых переходов, обработке и интерпретации полученных результатов. Также автором проведена основная часть экспериментов, связанных с исследованием модуляции оптических сигналов в полимерных волноводах.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа содержит 147 страниц печатного текста, 79 рисунков. В библиографическом списке содержится 217 ссылок на источники, в том числе 9 ссылок на публикации автора.

Первая глава посвящена литературному обзору научной литературы по теме диссертационного исследования. Глава содержит как общую историческую справку - обзор на публикации с момента «открытия» ФИМ, отражающие основные моменты становления направления, так и разделы, посвященные актуальному (в горизонте 3-5 лет) положению дел в научном сообществе и посвященные следующим аспектам: природе оптического контраста в фазоизменяемых материалах, механизмам управления контрастом свойств в ФИМ. Уделено внимание прикладным аспектам применения таких материалов в

фотонике и оптоэлектронике (методам получения тонкопленочных структур из ФИМ, исследованию устройств памяти на основе ФИМ, управлению оптическими сигналами в активных ячейках различных устройств на основе фазоизменяемых материалов). Отдельный раздел главы посвящен волноводным структурам на основе ФИМ.

Во второй главе описаны методы получения и исследования образцов тонких пленок GeTe и Ge2Sb2Te5, используемых при проведении экспериментов. Рассмотрен метод получения полимерных волноводных структур с активными покрывными слоями ФИМ, рассмотрены применявшиеся при выполнении диссертационного исследования аналитические и рассчетные методы.

В третьей главе представлены результаты исследования динамики оптических свойств тонких пленок теллуридов GeTe и Ge2Sb2Te5, вызванной воздействием импульсного лазерного излучения нано- и фемтосекундной длительности, результаты математического моделирования процесса импульсного лазерного нагрева и фазового перехода в тонких пленках на основе уравнения теплопроводности и термокинетического подхода в сравнении с результатами экспериментальных in situ исследований динамики оптических свойств тонких пленок теллуридов GeTe и Ge2Sb2Te5, возбужденной импульсным лазерным излучением нано- и фемтосекундной длительности.

В четвертой главе рассказывается о создании и исследовании синапс-подобного модулятора оптического сигнала телекомуникационного диапазона 1,55 мкм на базе полимерного волновода, в котором в качестве активного управляемого элемента выступает покровный слой из Ge2Sb2Te5. Рассмотрены результаты экспериментального исследования модуляции оптического сигнала в синапс-подобном модуляторе в сравнении с результатами численного моделирования, выполненным в программной среде COMSOL MultiPhysics. Предложен спектр различных базовых устройств на основе полимерной интегральной технологии с применением лазерно-управляемых элементов на базе фазоизменяемых материалов.

Апробация работы

Основные результаты работы опубликованы в 8 научных статьях в рецензируемых научных журналах, 8 из которых индексируемы в базах WoS и Scopus. Результаты работы также представлены в 35 материалах научных конференций.

На основе результатов диссертационного исследования получено 2 патента на полезные модели, 1 патент на изобретение.

Изложенные в работе результаты докладывались автором на следующих конференциях:

1. AFM-2021, Advances in Functional Materials (AFM) Conference, South Korea, from 15 - 17 February 2021

2. AAAFM-UCLA International Conference on Advances in Functional Materials, Los Angeles, from August 18 to 20, 2021

3. International conference "Functional Materials" ICFM-2021 Alushta, Crimea, October 4 - 8, 2021

4. International Conference on Advanced Laser Technologies Москва, Россия, сентябрь 2021

5. International Conference on Advanced Laser Technologies Москва, Россия, сентябрь 2022

6. International Conference on Advanced Laser Technologies Самара, Россия, сентябрь 2023

7. «ЭКБ и микроэлектронные модули» 7-я научная конференция Российского форума «Микроэлектроника 2021», Алушта, 6-7 октября 2021

8. 2-я Международная конференция «Физика Конденсированных Состояний» (2021, Черноголовка)

9. «International Conference Laser Optics» ICLO-2020 (Санкт-Петербург, Россия)

10. 28-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция «Микроэлектроника и информатика-2021», Москва (апрель 2021 г.)

11. 30-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция «Микроэлектроника и информатика-2023», Москва (апрель 2023 г.)

12. XI Международная конференция по фотонике и информационной оптике, 2628 января 2022 г., Москва

13. XII Международная конференция по фотонике и информационной оптике, 1-3 февраля 2023 г., Москва

14. Конференция «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика», 13-14 сентября 2022 г., Саратов, Россия

15. Конференция «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества», 3 - 7 октября 2022 г., Суздаль, Россия

Работа выполнена в рамках следующих программ и грантов:

1. Мегагрант 075-15-2021-917 «Нейроморфные оптические системы».

2. РФФИ 19-29-12024 «Комплексные экспериментально-теоретические исследования динамики лазерно-инициированных фазовых переходов в функциональных халькогенидных материалах с использованием синхротронного излучения».

3. НИР № 72/21 - СИН1357 по теме «Фотонная инженерия биоподобных материалов и структур» в рамках «Программы развития синхротронных и нейтронных исследований».

4. РНФ 23-29-00878 «Реконфигурируемая фазосдвигающая оптика ИК диапазона на основе фазоизменяемых материалов».

Основные результаты опубликованы в научных журналах:

1. A.A. Nevzorov, V.A. Mikhalevsky, A.V. Kiselev, N.N. Eliseev, A.A. Burtsev, V.V. Ionin, A.A. Lotin Controlling optical properties of GST thin films by ultrashort laser pulses series impact // Optical Materials. 2023. Т. 141. С. 113925.

2. Kiselev A.V., Ionin V.V., Burtsev A.A., Eliseev N.N., Mikhalevsky V.A., Arkharova N.A., Khmelenin D.N., Lotin A.A. Dynamics of reversible optical properties switching of Ge2Sb2Te5 thin films at laser-induced phase transitions // Optics & Laser Technology. 2022. Т. 147. С. 107701.

3. Kiselev A.V., Mikhalevsky V.A., Burtsev A.A., Ionin V.V., Eliseev N.N., Lotin A.A. Transmissivity to reflectivity change delay phenomenon observed in GeTe thin films at laser-induced reamorphization // Optics & Laser Technology. 2021. Т. 143. С. 107305.

4. Ionin V.V., Kiselev A.V., Burtsev A.A., Mikhalevsky V.A., Eliseev N.N., Asharchuk I.M., Sokolov V.I., Lotin A.A. An optical synapse based on a polymer waveguide with a GST225 active layer // Applied Physics Letters. 2021. Т. 119. № 8. С. 081105.

5. A.A. Nevzorov, V.A. Mikhalevsky, N.N. Eliseev, A.V. Kiselev, A.A. Burtsev, V.V. Ionin, D.N. Khmelenin, and A.A. Lotin. Discrete thermokinetic computational model of laser-induced phase transitions in phase-changing materials // Applied Physics Letters. 2023. Т. 122. № 19.

6. A.A. Nevzorov, V.A. Mikhalevsky, N.N. Eliseev, A.V. Kiselev, A.A. Burtsev, V.V. Ionin, A.M. Maliutin, D.N. Khmelenin, V.N. Glebov and A.A. Lotin, Two-stage conductivity switching of GST thin films induced by femtosecond laser radiation // Optics & Laser Technology. 2023. Т. 157. С. 108773

7. Burtsev A. A., Kiselev A. V., Ionin V. V., Eliseev N. N., Fedyanina M. E., Mikhalevsky V. A., Nevzorov A. A., Novodvorsky O. A., Lotin A. A. Controlled Optical Contrast Caused by Reversible Laser-Induced Phase Transitions in GeTe and Ge2Sb2Te5 Thin Films in the Spectral Range from 500 to 20,000 nm // Journal of Russian Laser Research. 2023. Vol. 44. No. 6. pp. 700-706.

8. Eliseev N.N., Kiselev A.V., Ionin V.V., Mikhalevsky V.A., Burtsev A.A., Pankov M.A., Karimov D.N., Lotin A.A. Wide range optical and electrical contrast modulation by laser-induced phase transitions in GeTe thin films // Results in Physics. 2020. Т. 19. С. 103466.

Получены патенты:

1. «Адаптивное зеркало на основе фазоизменяемых материалов» Ионин В.В., Киселев А.В., Лотин А.А., Панков М.А., Притоцкий Е.М. Патент на полезную модель RU 203240 U1, 29.03.2021. Заявка № 2020137320 от 13.11.2020.,

2. «Составной интерференционный фильтр» Киселев А.В., Лотин А.А., Панков М.А., Притоцкий Е.М. Патент на полезную модель RU 203242 U1, 29.03.2021. Заявка № 2020139813 от 04.12.2020.

3. «Оптический синапс» Ионин В.В., Киселев А.В., Лотин А.А., Минаев Н.М., Бурцев А.А. RU 2788438 C1 19.01.2023, Заявка №2021133121 от 09-12-2021

Глава 1. Фазоизменяемые материалы как основа устройств фотоники

(литературный обзор)

1.1 Фазоизменяемые материалы

Халькогенидные фазоизменяемые материалы (ФИМ) представляют собой группу веществ, которые при воздействии, например, импульсным лазерным излучением претерпевают изменения в своей внутренней структуре, переходя от аморфного фазового состояния к более энергетически выгодной кристаллической фазе. Такие переходы сопровождаются изменением как оптических, так и электрических свойств материалов [16]. Изменения этих свойств происходят за времена, лежащие в нано- и субнаносекундном диапазоне, контраст свойств достаточно велик для его точного определения и, что немаловажно, изменения эти обратимы и повторяемы. Такая особенность (модуляция электрических и оптических свойств, вызванная фазовыми переходами при внешнем воздействии, например - импульсном лазерном) этой группы материалов позволило им по праву занять нишу технологии хранения данных как в теоретической области, так и в области практических реализаций.

В общем смысле, материал может быть отнесен к группе ФИМ, если удовлетворены некоторые условия: процесс фазовых переходов связан с внешним воздействием (равно как электрическим, так и оптическим), сам переход обратим и многократно повторяем, фазовые состояния при комнатной температуре стабильны в течение долгого времени (порядка нескольких лет или десятилетий), изменения внутренней структуры материала при фазовых переходах вызывают четко различимый контраст в физических свойствах материала - таких, как проводимость и оптические коэффициенты [17].

Первые исследования и патенты, описывающие процесс обратимого изменения сопротивления образцов тройных полупроводниковых стекол типа As-Те-1 и применение этого явления в электронике в качестве потенциальных ячеек храниения информации были опубликованы еще в 60-х годах ХХ века [16, 18]. Однако по праву считается, что путь ФИМ в приложения хранения данных открыл в своих работах Стэнфорд Овшинский [19].

В течение следующего десятилетия эта область прикладной науки, привлекшая внимание многих исследователей, достигла заметного прогресса, однако практическая реализация ячеек памяти на основе ФИМ отстала от теоретических изысканий. Основной причиной незначительного прогресса (вплоть до 90-х годов) в области практических реализаций стала низкая, по сравнению с существовавшими на тот момент технологиями, энергоэффективность из-за огромной по современным меркам площади ячейки памяти и, соответственно, большого количества материала, фазовое состояние которого необходимо было изменить [20, 21].

Значительный прогресс в области фотолитографии, который позволил достичь резкого уменьшения минимально выполнимого на подложке элемента в интегральной полупроводниковой технологии наряду с тем фактом, что ячейки памяти оказались довольно стабильны при воздействии космических излучений [22], привел к ренессансу прикладных исследований технологий на основе управляемого фазового перехода.

Первым материалом, на основе которого была реализована технология памяти, использующая управляемый фазовый переход, стал эвтектический сплав, содержащий 85 долей Те и 15 долей Ge, легированный атомами фосфора, серы и сурьмы [19]. Процесс перехода в таком материале был довольно медленным и занимал время порядка микросекунд. Довольно высокая скорость перехода, наряду с высоким контрастом как электрических, так и оптических свойств была обнаружена и исследована в таких материалах, как теллурид германия ^еТе) и ОепТе^Аи^гц, содержащий значительную долю олова (4 процента) [23, 24].

Далее была исследована группа псевдобинарных соединений, располагающаяся на диаграмме (рисунок 1.1) вдоль линии ОеТе-ЗЬ2Те3 [26], среди которых такой характерный ФИМ, как Ое2ЗЬ2Те5.

Рисунок 1.1 - Многообразие фазоизменяемых материалов [25, 26]

Исследования были продолжены в области легированных соединений сурьмы и теллура, что привело к открытию такого материала, как AIST (Ag5In5Sb60Te30), впоследствии широко применявшегося в технологии оптических перезаписываемых дисков [27, 28].

В 90-х годах XX века прикладные и теоретические исследования, проводимые Samsung, Hitachi, IBM и др., привели к массовому распространению как оптической, так и электронной памяти на основе фазовых переходов в ФИМ [16, 25]. В развитии прикладных применений ФИМ стоит отметить такие моменты, как коммерциализация памяти 3D XPoint компаниями Intel и Micron [29] и презентация трехуровневой ячейки, разработанной IBM Zurich [30], которая открывает новые горизонты для ФИМ-технологий памяти.

Также очевиден потенциал технологий на основе ФИМ и фазового перехода для реализации прогресса в решении проблемы существующего «узкого места» актуального на данный момент подхода фон-Неймана к построению вычислительных систем [31]. Ряд исследований раскрывает потенциал ФИМ как основу мемристоров, на которых реализованы запускающие и интегрирующие нейроны в нейроморфных вычислениях, например, в спайковых нейронных сетях [32, 33]. Наконец, ФИМ могут использоваться как материалы для создания

Ge(in,Ag,Sn),

199С Первый кэм. продукт ¡PCR 500Мб)

АиТег St);Te;,

устройств оптоэлектроники и фотоники нового поколения [34], ведь прикладное применение ФИМ уже не ограничивается традиционными областями, а лежит в области устройств интегральной фотоники, таких как многоуровневая память и логика [35, 36, 37] и устройства, по принципу работы подобные биологическим объектам - такие, как оптический фотонный синапс для нейроморфных схем [38].

1.2 Природа оптического контраста в фазоизменяемых материалах

Основное (и одно из самых важных в аспекте применения в фотонике) следствие фазового перехода в ФИМ - явление модуляции (переключения) оптических свойств материала. При переходе из кристаллического в аморфное состояние наблюдается изменение оптических констант, в частности, показателя преломления. На рисунке 1.2 представлены графики действительной и мнимой частей показателя преломления для некоторых ФИМ на основе халькогенидов (GeTe и Ge2Sb2Te5, и Ge2Sb2Se4Tel).

SCO 10Q0 1500 500 1000 1500

Длина волны,нм Длина волны,нм

Рисунок 1.2 - Оптические константы GeTe и Ge2Sb2Te5; а) и б) - коэффициент преломления и экстинкции в аморфном состоянии; в) и г) - в кристаллическом

[39, 40]

Высокий контраст оптических свойств в ФИМ на основе соединений теллура, в частности, Ое2БЬ2Те5 обусловлен изменением локальной конфигурации атомов, при таком изменении координация атомов германия «переключается» между октаэдрическими (характерными для кристаллического состояния) и тетраэдрическими (характерными для аморфного состояния) межатомными связями. Изменение атомной пространственной конфигурации находит отражение в имеющем место объемном расширении (на уровне 7% для Ое2БЬ2Те5) при фазовом переходе из кристаллического в аморфное состояние, которое было экспериментально подтверждено рентгеновскими методами структурного анализа [41]. Квантово-механические расчеты подтверждают [42], что такое локальное переключение в структуре приводит к большому изменению элементов матрицы, которая управляет оптическими свойствами, характерными для двух фазовых состояний в ФИМ. Атомы Ое играют центральную роль в изменении координации, таким образом, можно ожидать, что большее содержание Ge в сплавах ФИМ обеспечит больший оптический контраст [43]. Стоит отметить, что механизм описаной выше тенденции не совсем понятен. В [44] предполагают, что более низкая плотность вакансий в таких сплавах ФИМ, как Ое2БЬ2Те5 увеличивает оптический контраст, а увеличение доли Ое усиливает этот эффект. Наряду с предыдущим, существует мнение [45], что присутствие вакансий в узлах Ое-БЬ-Ое является неотъемлемой частью структуры Ое2БЬ2Те5, и добавление «лишних» атомов не будет способствовать уменьшению плотности вакансий. Это мнение было подтверждено экспериментальными исследованиями [46, 47]. Ключевым моментом является то, что в фазоизменяемых материалах происхождение контраста оптических свойств радикально отличается от происхождения контраста свойств ковалентных полупроводников (таких, как кремний и арсенид галлия), в которых локальное расположение атомов остается неизменным, а контраст оптических свойств возникает вследствие размытия электронных состояний.

1.3 Управляемые фазовые переходы в фазоизменяемых материалах

Обратимые фазовые переходы в ФИМ (как из кристаллического в аморфное, так и обратные - из аморфного в кристаллическое) могут быть инициированы управлением длительностью и энергетическими параметрами внешнего воздействия (теплового возбуждения, электрического или оптического) в соответствии с механизмом, принцип действия которого поясняет рисунок 1.3 [27, 48].

Рисунок 1.3 - Обратимый фазовый переход в ФИМ. Переработано по [49]

Согласно [27, 50 и 51] во всем многообразии ФИМ, в зависимости от механизмов, управляющих процессами кристаллизации, можно выделить две категории: группу материалов с преобладанием зародышеобразования и группу с преобладанием роста кристаллитов. В группу материалов, для которых характерно преобладание зародышеобразования при кристаллизации входят материалы, в которых при оптическом или электрическом воздействии процесс кристаллизации происходит в случайно расположенных небольших ядрах (рисунок 1.4). В результате такого роста оптические и электрические свойства (в следствие «смешения» аморфной и кристаллической фракции) принимают промежуточные состояния, пока процесс роста не приведет к полному переключению фазового состояния во всем объеме материала.

Наиболее распространенными материалами с преобладанием зародышеобразования являются сплавы на основе Ge-Sb, включая обширное семейство соединений Ge-Sb-Te. Формирование зародышей происходит во временном масштабе пико- и наносекундных временных диапазонов.

Время, мкс

Рисунок 1.4 - Кристаллизация материала за счет интенсивного зародышеобразования (GST) под воздействием лазерного импульса [51]

Для материалов с преобладанием роста кристаллитов характерно малое число зародышей, сформированных на стадии зародышеобразования (рисунок 1.5), а процесс роста преобладает во время фазового перехода. Данный процесс характеризуется более низкими скоростями по сравнению с интенсивным зародышеобразованием, происходящим за времена порядка наносекунд [50]. В процессе кристаллизации каждое «ядро» становится значительно больше, пока в конечном итоге не будет образован один кристалл. Среди материалов этой группы следует отметить сплавы In-Sb-Te, например, AgInSbTe [52, 51].

V IV лг Я1 Я|

Время7 мкс

Рисунок 1.5 - Кристаллизация материала за счет роста кристаллитов (AIST) под

воздействием лазерного импульса [51]

Дпительнссь лазерного воздействия

Рисунок 1.6 - Схематические модели и ПЭМ изображения, иллюстрирующие эволюцию процесса кристаллизации для двух групп материалов [53]

Наличие особенностей процесса и механизма кристаллизации в различных ФИМ, однако, не означает различий между ними в части оптических или электрических свойств. На практике ФИМ демонстрируют поразительное сходство в своих показателях преломления и электрической проводимости, а кроме того (для материалов обеих групп), аморфизация осуществляется одинаковым образом: стеклование из расплава.

Оптическое переключение фазового состояния в ФИМ

После сообщения [19] об открытии феномена электрического переключения в ФИМ в 1968 году Овшинский продолжил свои исследования в направлении синтеза новых материалов и улучшения их свойств, а также проблемы повторения «электрических» экспериментов с использованием оптического воздействия. Как итог серии экспериментов в 1971 году была представлена первая демонстрация оптического переключения из аморфного состояния в кристаллическое в 100 нм пленках Те810е153Ь232 [54]. Инициирующее воздействие осуществлялось оптическими импульсами длительностью от 1 до 16 мкс. За время, прошедшее с этих первых исследований, были получены и разносторонне исследованы множество новых ФИМ, обеспечивающих управляемый и контролируемый фазовый переход. Разработки в области хранения данных, направленные на повышение стабильности и плотности хранения информации, побудили научное

сообщество вновь направить внимание на оптическое переключение фазовых состояний (а значит и свойств) в халькогенидных ФИМ. Бурное развитие такие исследования получили в 1980-х годах. Так, в [23] было показано обратимое оптическое переключение фазового состояния с использованием импульсного воздействия в 50 и 100 нм пленках ОеТе. Сплавы на основе ОеТе-БЬТе, такие как, например, ОеЗЬ2Те4, заинтересовали исследователей более высоким оптическим контрастом [55]. Наряду с высоким контрастом свойств, материалы двнной группы продемонстрировали высокие скорости переключения (рисунок 1.7).

Рисунок 1.7 - Пороговые длительности лазерного воздействия при

кристаллизации ФИМ [55]

Далее, в 1988 г., было продемонстрировано 15-нс переключение в InSbTe [56]. Итогом этого периода исследований и поиска стало то, что к концу 1990-х годов такой материал, как Ge2Sb2Te5 был признан оптимальным материалом, обеспечивающим существующие на тот момент прикладные потребности. Этот сплав показывал самые высокие скорости кристаллизации и аморфизации, одновременно обладая высоким контрастом свойств в аморфном и кристаллическом состояниях [57, 58, 59]. Упомянутые выше результаты исследований привели к появлению полностью оптических эенргонезависимых носителей информации - оптических перезаписываемых дисков [60, 27].

Появление быстрых источников оптического излучения породило интерес к исследованиям в схеме pump-probe для in situ изучения динамики фазового

о

1О 20 "30 40 50

_£ЬгТвз

Slo (atSSt

преобразования как ключа к пониманию внутренних свойств ФИМ. В 2004 г. в [61] было продемонстрировано исследование динамики фазового перехода при воздействии пикосекундного лазера (рисунок 1.8).

Обратимое переключение осуществлялось воздействием импульсов длительностью 30 пс при одновременной регистрации процесса изменения коэффициента отражения тонкой пленки Ое2БЬ2Те5. Был сделан вывод о значительном влиянии температуропроводности в определении временных масштабов процесса переключения фазовых состояний.

Рисунок 1.8 - Эволюция коэффициента отражения 50 нм Ое2БЬ2Те5; а) - во время индуцированной одиночным пикосекундным лазерным импульсом аморфизации; б) - кристаллизации, измеренная с помощью фотодиода (пунктирные линии) и стрик-камеры (сплошные линии); в) и г) - аморфизация и кристаллизация с неоптимизированными значениями плотности энергии, стрелки указывают временное положение лазерного импульса

В это же время был предложен первый теоретический подход [45]. На основании представленных выше результатов и собственных аналогичных экспериментов, в результате анализа различных вычислительных моделей переключение ФИМ между своими состояниями было описано (на уровне структуры) как изменение координации атомов Ge, которая, в свою очередь, влияет на оптические свойства. Ряд исследований, например [62], показывает, что оптические свойства ФИМ могут быть изменены и без изменения структуры

(рисунок 1.9), поскольку оптический отклик отделен от структурного порядка. Также продемонстрировано, что сверхбыстрый импульс разрушает резонансную связь еще до момента, когда заметно изменение в атомной структуре материала. Кристаллический GST характеризуется наличием резонансных связей (желтый цвет), которые определяют оптические свойства. Сверхбыстрое фотовозбуждение формирует новое переходное состояние, разрушая резонансные связи и изменяя оптические свойства до того, как произошло изменение атомного порядка. Передача энергии электрона ковалентному основанию вызывает нагрев решетки, который «плавит» дальний порядок через несколько пикосекунд. Последующая термализация же определяет конечное состояние материала. Быстрый отбор энергии в переходном состоянии может предотвратить термическое плавление и обеспечить быстрое восстановление состояния резонансной связи.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Киселев Алексей Владимирович, 2024 год

Список литературы

1. N. Yamada h gp. Phase-Change Optical Disk Having a Nitride Interface Layer // Jpn. J. Appl. Phys. 1998. T.37 c.2104

2. P. Guo h gp. A Review of Germanium-Antimony-Telluride Phase Change Materials for Non-Volatile Memories and Optical Modulators // Appl. Sci. 2019. T.9, c.530

3. A. Crunteanu h gp. IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on Advanced Materials and Processes for RF and THz Applications (IMWS-AMP) (2017)

4. W. Zhang h gp. Designing crystallization in phase-change materials for universal memory and neuro-inspired computing // Nature Reviews Materials. 2019. t.4, c.150-168.

5. Burr G. W. et al. Neuromorphic computing using non-volatile memory //Advances in Physics: X. - 2017. - T. 2. - №. 1. - C. 89-124.

6. Cheng Z. et al. On-chip photonic synapse //Science advances. - 2017. - T. 3. - №. 9. - C. e1700160.

7. Li Y. et al. Review of memristor devices in neuromorphic computing: materials sciences and device challenges //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2018. -T. 51. - №. 50. - C. 503002.

8. Kozyukhin S. A. et al. Phase-change-memory materials based on system chalcogenides and their application in phase-change random-access memory //Nanotechnologies in Russia. - 2011. - T. 6. - C. 227-236.

9. Hegedüs J., Elliott S. R. Microscopic origin of the fast crystallization ability of Ge-Sb-Te phase-change memory materials //Nature materials. - 2008. - T. 7. - №. 5. - C. 399-405.

10. Simpson R. E. et al. Interfacial phase-change memory //Nature nanotechnology. -2011. - T. 6. - №. 8. - C. 501-505.

11. Wang Q. et al. Phase change random access memory for neuro-inspired computing //Advanced Electronic Materials. - 2021. - T. 7. - №. 6. - C. 2001241.

12. Ovshinsky S. R. Optical cognitive information processing-a new field //Japanese journal of applied physics. - 2004. - T. 43. - №. 7S. - C. 4695-4699

13. K.V. Sreekanth h gp. New Directions in Thin Film Nanophotonics // Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2019

14. Sieber P. E., Werner D. H. Reconfigurable broadband infrared circularly polarizing reflectors based on phase changing birefringent metasurfaces //Optics express. - 2013. - T. 21. - №. 1. - C. 1087-1100.

15. Li Y. et al. Review of memristor devices in neuromorphic computing: materials sciences and device challenges //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2018. -T. 51. - №. 50. - C. 503002.

16. S. Raoux and M. Wuttig, Phase Change Materials: Science and Applications (Springer, 2009)

17. M. Wuttig h gp. Phase-change materials for rewriteable data storage // Nat. Mater. 2007. t.6(11), c.824-832.

18. Dewald J. F., Northover W. R., Pearson A. D. Multiple resistance semiconductor elements: nar. 3241009 CfflA. - 1966.

19.Ovshinsky S. R. Reversible electrical switching phenomena in disordered structures //Physical review letters. - 1968. - T. 21. - №. 20. - C. 1450.

20.R. Shanks h gp. A 1024-bit nonvolatile 15ns bipolar read-write memory // 1978 IEEE International Solid-State Circuits Conference. Digest of Technical Papers (IEEE, 1978), pp. 112-113.

21. "Special issue in amorphous semiconductors," IEEE Trans. Electron Devices 20(2), (1973)

22. T. Storey h gp. Characterization of the 4Mb chalcogenide-random access memory // Symposium Non-Volatile Memory Technology 2005. (IEEE, n.d.), c. 97-104.

23. M. Chen h gp. Compound materials for reversible, phase-change optical data storage // Appl. Phys. Lett. 1986. t.49(9), c.502-504.

24. N. Yamada h gp. Te-Ge-Sn-Au Phase Change Recording Film for Optical Disk // R. P. Freese, A. A. Jamberdino, and M. R. de Haan, eds. (1987), p. 79

25. M. Wuttig h gp. Phase-change materials for rewriteable data storage // Nature Mater., 2007. t.6 c.824-832.

26. N. Yamada h gp. Rapid-phase transitions of GeTe-Sb2Te3 pseudobinary amorphous thin films for an optical disk memory // J. Appl. Phys. 1991. t.69(5), c.2849-2856.

27. M. Wuttig h gp. Phase-change materials for rewriteable data storage // Nat. Mater. 2007. t.6(11), c.824-832.

28. H. Iwasaki h gp. Completely Erasable Phase Change Optical Disk // Jpn. J. Appl. Phys. 1992. T.31(Part 1, No. 2B), c.461- 465.

29. F. T. Hady h gp. Platform Storage Performance With 3D XPoint Technology // Proc. IEEE 2017. t.105(9), c.1822-1833.

30. M. Stanisavljevic h gp. Demonstration of Reliable Triple-Level-Cell (TLC) Phase- Change Memory // 2016 IEEE 8th International Memory Workshop (IMW) (IEEE, 2016), c.1-4.

31. Yu S. Neuro-inspired computing with emerging nonvolatile memorys //Proceedings of the IEEE. - 2018. - T. 106. - №. 2. - C. 260-285.

32. T. Tuma h gp. Stochastic phase-change neurons // Nat. Nanotechnol. 2016. t.11(8), c.693-699.

33. D. Kuzum h gp. Nanoelectronic Programable Synapses Based on Phase-Change Materials for Brain-Inspired Computing // Nano Lett. 2012 t.12, c.2179-2186.

34. Zhou W. et al. Phase-change materials for energy-efficient photonic memory and computing //MRS Bulletin. - 2022. - T. 47. - №. 5. - C. 502-510.

35. C. Ríos h gp. Integrated all-photonic non-volatile multi-level memory // Nat. Photonics 2015. t.9(11), c.725-732.

36. M. Stegmaier h gp. Thermo-optical Effect in Phase-Change Nanophotonics // ACS Photonics 2016. t.3(5), c.828-835.

37. Z. Cheng h gp. Device-Level Photonic Memories and Logic Applications Using Phase-Change Materials // Adv. Mater. 2018. c.1802435.

38. Z. Cheng h gp. On-chip photonic synapse // Sci. Adv. 2017. t.3(9), c.1700160.

39. K. J. Miller h gp. Optical phase change materials in integrated silicon photonic devices // Opt. Mater. Express, 2018 t.8, c.2415-2429.

40. Q. Zhang h gp. Broadband nonvolatile photonic switching based on optical phase change materials: beyond the classical figure-of-merit // Optic. Lett., 2018. t. 43, c.94-97.

41. W. K. Njoroge h gp. Density changes upon crystallization of ge 2 sb 2.04 te 4.74 films // J. Vac. Sci. Technol. A Vac. Surf. Films, 202. t.20(1) c.230-233.

42. W. Welnic h gp. Origin of the optical contrast in phase-change materials // Phys. Rev. Lett., 2007. t. 98 (1) c.236403.

43.N. Yamada h gp. Phase-change material for use in rewritable dual-layer optical disk // Opt, Data Storage, International Society for Optics and Photonics, 2002, t. 4342, c.55-63.

44. W. Welnic h gp. Unravelling the interplay of local structure and physical properties in phase-change materials // Nat. Mater., 2006. t.5 (1), c.56.

45. A. V. Kolobov h gp. Understanding the phase-change mechanism of rewritable optical medi // Nat. Mater., 2004. t.3 c.703.

46. N. Yamada h gp. Structure of laser-crystallized ge 2 sb 2+ x te 5 sputtered thin films for use in optical memory // J. Appl. Phys., 2000. t.88 (13) c.7020-7028.

47. S. Privitera h gp. Crystallization and phase separation in ge 2+ x sb 2 te 5 thin films // J. Appl. Phys., 2003. t.94(7) c.4409-4413.

48. S. Kohara h gp. Structural basis for the fast phase change of Ge2Sb2Te5: Ring statistics analogy between the crystal and amorphous states films studied by electrical resistance measurements // Appl. Phys. Lett. 2006., t.89 c.201910.

49. S. Raoux h gp. Phase change materials and phase change memory // MRS Bulletin 2014. t.39(08) c.703-710.

50. J. H. Coombs h gp. Laser-induced crystallization phenomena in GeTe-based alloys. I. Characterization of nucleation and growth // J. Appl. Phys. 1995, t.78(8) c.4906.

51. B.-S. Lee h gp. Nanoscale nuclei in phase change materials: Origin of different crystallization mechanisms of Ge2Sb2Te5 and AgInSbTe // J. Appl. Phys. 2014, t.115(6) c.063506.

52. L. van Pieterson h gp. Phase-change recording materials with a growth-dominated crystallization mechanism: A materials overview // J. Appl. Phys. 2005, t.97(8) c.083520.

53. Fukuyama, Yoshimitsu h gp. Time-Resolved Investigation of Nanosecond Crystal Growth in Rapid-Phase-Change Materials: Correlation with the Recording Speed of Digital Versatile Disc Media // Applied Physics Express, 2008, IOP Publishing, SP - 045001, VL - 1.

54. J. Feinleib h gp. Rapid reversible lightinduced crystallization of amorphous semiconductors // Appl. Phys. Lett. 1971, t.18 c.254.

55. N. Yamada h gp. High Speed Overwritable Phase Change Optical Disk Material // Proc. Int. Symp. on Optical Memory 1987, t.26 c.61-66.

56. D.J. Gravesteijn. Materials developments for write-once and erasable phase-change optical recording // Appl. Opt., 1988. t.27(4) c.6-8.

57. Raoux S. et al. Phase change materials //MRS bulletin. - 2012. - T. 37. - C. 118123.

58. I. Friedrich h gp. Structural transformations of Ge2Sb2Tes films studied by electrical resistance measurements // J. Appl. Phys. 2000, t.87 c.254.

59. D Loke h gp. Breaking the speed limits of phase-change memory // Science 2012, t.336(6088) c.1566-1569.

60. E. R. Meinders h gp. Optical Data Storage: Phase Change Media and Recording. Springer, Berlin, 2006.

61. J. Siegel h gp. Rewritable phasechange optical recording in Ge2Sb2Tes films induced by picosecond laser pulses // Appl. Phys. Lett. 2004, t.84(13) c.2250.

62. Lutz Waldecker h gp. Timedomain separation of optical properties from structural transitions in resonantly bonded materials // Nat. Mater. 2015, T.14(July) c.1-6.

63. J. Siegel h gp. Amorphization dynamics of Ge2Sb2Te5 films upon nano- and femtosecond laser pulse irradiation // Journal of Applied Physics 2008. t.103 c.023516.

64. Fukuyama, Yoshimitsu, h gp. Time-Resolved Investigation of Nanosecond Crystal Growth in Rapid-Phase-Change Materials: Correlation with the Recording Speed of Digital Versatile Disc Media // Applied Physics Express, 2008, IOP Publishing, SP - 045001, VL - 1

65. Jitendra K. Behera h gp. Laser switching and characterisation of chalcogenides: systems, measurements, and applicability to photonics [Invited] // Opt. Mater. Express 2017 t.7, c.3741-3759.

66. Gawelda W. et al. Dynamics of laser-induced phase switching in GeTe films //Journal of Applied Physics. - 2011. - T. 109. - №. 12. - C. 123102

67. Sun X. et al. Realization of multilevel states in phase-change thin films by fast laser pulse irradiation //Advanced Optical Materials. - 2017. - T. 5. - №. 12. - C. 1700169.

68. Navarro G. et al. Material engineering of GexTe100- x compounds to improve phase-change memory performances //Solid-state electronics. - 2013. - T. 89. - C. 93-100.

69. Zhou, W h gp. Transient Study of Femtosecond Laser-Induced Ge2Sb2Tes Phase Change Film Morphology // Micromachines 2021, t.12, c.616.

70. S. Raoux h gp. Phase-change random access memory: A scalable technology // IBM J. Res. Dev. 2008, t.52 c.465-479.

71. S. Y. Kim h gp. Variation of the complex refractive indices with Sb-addition in Ge-Sb-Te alloy and their wavelength dependence // Proc.SPIE, 1998 t.3401 c.1 12118.

72. E. Kuramochi h gp. Large-scale integration of wavelength-addressable all-optical memories on a photonic crystal chip // Nat. Photon. 2014, t.8(6) c.474-481.

73. Y. Zhou h gp. An upconverted photonic nonvolatile memory // Nat. Commun. 2014, t.5 c.4720.

74. Rude, M. h gp. Optical switching at 1.55 ^m in silicon racetrack resonators using phase change materials // Appl. Phys. Lett. 2013. t.103, c. 141119.

75. Ikuma, Y h gp. Proposal of a small self-holding 2x2 optical switch using phase-change material // IEICE Electron. Express 2008. t.5, c.442-445.

76. Liang, H h gp. Electro-optical phase-change 2 x 2 switching using three- and four-waveguide directional couplers // Appl. Opt. 2015, t.54, c.5897-5902.

77. Wang, Q. h gp. Optically reconfigurable metasurfaces and photonic devices based on phase change materials // Nat. Photon. 2016. t. 10 c.60-65.

78. Jeong T.H. h gp. Crystallization behavior of sputter-deposited amorphous Ge2Sb2Te5 thin films // Journal of Applied Physics. 1999. t.86, № 2. c.774-778.

79. Kumar P. h gp. Effect of Bi addition on the physical and optical properties of Ge20Te74-xSb6Bix (x = 2, 4, 6, 8, 10) thin films deposited via thermal evaporation // Journal of Alloys and Compounds. 2018. t.755. c.108-113.

80. Choi B.J., h gp. Switching power reduction in phase change memory cell using CVD Ge2Sb2Te5 and ultrathin TiO2 films // Journal of the electrochemical society. 2008. t.156, № 1. c.H59-H63.

81. Katmis F. h gp. Insight into the growth and control of single-crystal layers of Ge-Sb-Te phase-change material // Crystal Growth Design. 2011. t.11. c.4606-4610.

82. Thelander E. h gp. Low temperature epitaxy of Ge-Sb-Te films on BaF2 (111) by pulsed laser deposition // Applied Physics Letters. 2014. c.105. c.221908.

83. Park T.-J. h gp. Phase transition characteristics of Bi/Sn doped Ge2Sb2Te5 thin film for PRAM application // Thin Solid Films. 2007. t.515, № 12. c.5049-5053.

84. Rao F. h gp. Programming voltage reduction in phase change memory cells with tungsten trioxide bottom heating layer/electrode // Nanotechnology. 2008. t. 19. c.445706.

85. Thelander E. h gp. Epitaxial growth of Ge-Sb-Te films on KCl by high deposition rate pulsed laser deposition // Journal of Applied Physics. 2014. t.115, № 21. c.213504.

86. Houska J. h gp. Laser desorption time-of-flight mass spectrometry of atomic switch memory Ge2Sb2Te5 bulk materials and its thin films // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2014. t.28, № 7. c.699-704.

87. L. Zhuang h gp. Programmable photonic signal processor chip for radiofrequency applications // Optica, 2015. t. 2(10) c.854-859.

88. D. Pérez h gp. Multipurpose silicon photonics signal processor core // Nat. Commun. 2017, t. 8(1), c.636.

89. O. Graydon Birth of the programmable optical chip // Nat.Photon. 2016. t. 10(1), c.1.

90. G. T. Reed h gp. Silicon optical modulators // Nat. Photon. 2010, t.4 (8) c.518.

91. M. Wuttig h gp. Phase-change materials for non-volatile photonic applications // Nat. Photon. 2017, t. 11(8), c.465.

92. K. Shportko h gp. Resonant bonding in crystalline phase-change materials," Nat. Mater. 2008. t. 7(8) c.653.

93. D. Loke h gp. Breaking the speed limits of phase-change memory // Science 2012. t.336, №6088, c.566-1569.

94. S. Raoux h gp. Phase change materials and phase change memory // MRS Bull. 2014., t. 39(8) c.703-710.

95. P. Xu h gp. Low-loss and broadband nonvolatile phase-change directional coupler switches // ACS Photonics 2019, t.6(2), c.553-557.

96. C. Wu h gp. "Low-loss integrated photonic switch using subwavelength patterned phase change material // ACS Photonics 2018, t.6(1), c.87-92.

97. D. Tanaka h gp. Ultra-small, selfholding, optical gate switch using ge 2 sb 2 te 5 with a multimode si waveguide // Optics Express 2012, t. 20(9), c.10283-10294.

98. C. Rios h gp. "On-chip photonic memory elements employing phase-change materials // Adv. Mater. 2014, t. 26(9), c.1372-1377.

99. C. Ríos h gp. Integrated allphotonic non-volatile multi-level memory // Nat. Photon. 2015, t.9(11), c.725.

100. M. Stegmaier h gp. Nonvolatile all-optical 1x2 switch for chipscale photonic networks // Adv. Opt. Mater. 2017, t.5(1), c.1600346.

101. M. Stegmaier h gp. Thermo-optical effect in phase-change nanophotonics // ACS Photonics 2016, t.3(5), c.828-835.

102. Y. Ikuma h gp. Proposal of a small selfholding 2x2 optical switch using phase-change material // IEICE Electron. Express 2008, t.5(15), c.442-445.

103. P. Xu h gp. Low-loss and broadband nonvolatile phase-change directional coupler switches // ACS Photonics 2019, t.6(2), c.553-557.

104. Q. Zhang h gp. Broadband nonvolatile photonic switching based on optical phase change materials: beyond the classical figure-of-merit // Optic. Lett. 2018, t.43(1), c.94-97.

105. Y. Ikuma h gp. Small-sized optical gate switch using Ge2Sb2Te5 phase-change material integrated with silicon waveguide // Electron. Lett. 2010, t.46(5), c.368-369.

106. Y. Ikuma h gp. Reversible optical gate switching in si wire waveguide integrated with Ge2Sb2Tes thin film // Electron. Lett. 2010, t.46(21), c. 1460-1462.

107. D. Tanaka h gp. Ultra-small, selfholding, optical gate switch using ge 2 sb 2 te 5 with a multimode si waveguide // Optics Express 2012, t.20, №9, c. 10283-10294.

108. M. Rude h gp. Optical switching at 1.55 ^ m in silicon racetrack resonators using phase change materials // Appl. Phys. Lett. 2013. t.103 №14, c.141119.

109. Y. Zhang h gp. Broadband transparent optical phase change materials for highperformance nonvolatile photonics // Nat. Commun. 2019, t.10 (1) c. 1-9.

110. M. Stegmaier h gp. Nonvolatile all-optical 1x2 switch for chipscale photonic networks // Adv. Opt. Mater. 2017, t.5. №1. c.1600346.

111. H. Zhang h gp. Alloptical non-volatile tuning of an amzi-coupled ring resonator with GST phase-changematerial // Optic. Lett. 2018. t.43 №22. c.5539-5542.

112. J. Feldmann h gp. Calculating with light using a chip-scale all-optical abacus," Nat. Commun. 2017, t.8 (1). c.1256.

113. K. Kato h gp. Current-driven phase-change optical gate switch using indium-tinoxide heater // Appl. Phys. Express 2017, t.10(7), c.072201.

114. H. Zhang h gp. Miniature multilevel optical memristive switch using phase change material // ACS Photonics 2019, t.6(9), c.2205-2212.

115. N. Farmakidis h gp. Plasmonic nanogap enhanced phase-change devices with dual electrical-optical functionality // Science Adv. 2019., t. 5(11), c. eaaw2687.

116. C. Ríos h gp. Reversible switching of optical phase change materials using graphene microheaters // 2019 Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) 2019. c.1-2.

117. J. Zheng h gp. Modeling electrical switching of nonvolatile phase-change integrated nanophotonic structures with graphene heaters // ACS Appl. Mater. Interfaces 2020., t.12(19).

118. W. Zhang, h gp. Designing crystallization in phase-change materials for universal memory and neuro-inspired computing // Nat. Rev. Mater., 2019 t. 4(3) c.150-168.

119. W. H. Pernice h gp. Photonic non-volatile memories using phase change materials // Appl. Phys. Lett., 2012. t. 101(17), c.171101.

120. C. Ríos, h gp. Integrated allphotonic non-volatile multi-level memory // Nat. Photon., 2015. t. 9(11) c.725.

121. C. D. Wright h gp. Integrated phase-change photonic devices and systems // MRS Bull., 2019, t.44 (9) c.721-727.

122. Z. Cheng h gp. Device-level photonic memories and logic applications using phase-change materials // Adv. Mater., 2018. t.30 (32) c.1802435.

123. C. Rios, h gp. "On-chip photonic memory elements employing phase-change materials // Adv. Mater., 2014. t.26 (9). c.1372-1377.

124. J. Feldmann, h gp. Calculating with light using a chip-scale all-optical abacus // Nat. Commun., 2017, t.8, (1), c.1256.

125. Yamada, N. Rapid-phase transitions of GeTe-Sb2Te3, pseudobinary amorphous thin films for an optical disk memory. // J. Appt. Phys. 1991. t.. 69. - № 5. c. 2849-2856

126. Park, T.-J. h gp. Phase transition characteristics of Bi/Sn doped Ge2Sb2Tes thin film for PRAM application // Thin Solid Films. 2007. t. 515.c.5049-5053.

127. Wang K. Synthesis and characterization of phase change memory cells // Science in China Series E: Technological Sciences. 2009. t. 52 (9). c. 2724—2726.

128. Костылев, С.А. Электронное переключение в аморфных полупроводниках / С.А. Костылев, В.А. Шкут. - Киев: Наукова Думка, 1978. - 203 с.

129. Довгошей, Н.И. Тонкие пленки сложных полупроводников / Н.И. Довгошей.

- Ужгород: Уж.ГУ, 1985. - 110 с.

130. Sokolov V. I. et al. Routes to polymer-based photonics //Optical Memory and Neural Networks. - 2007. - Т. 16. - С. 67-74.

131. Sokolov V. I. et al. Formation of channel optical waveguides in polymethylmethacrylate with embedded electro-optic chromophore DR13 by the photoinduced bleaching method //Optics and Spectroscopy. - 2017. - Т. 122. -С. 469-474.

132. Gan Fuxi и др. Data Storage at the Nanoscale: Advances and Applications (2015, Pan Stanford)

133. V.V. Ionin и др. Multi-level reversible laser-induced phase transitions in GeTe thin films // Appl. Phys. Lett. 2020. т.117, с.011901.

134. Eliseev N. N. et al. Wide range optical and electrical contrast modulation by laser-induced phase transitions in GeTe thin films //Results in Physics. - 2020. - Т. 19.

- С. 103466.

135. Alexey V. Kiselev и др. Dynamics of reversible optical properties switching of Ge2Sb2Te5 thin films at laser-induced phase transitions // Optics & Laser Technology, 2022. т.147, с.107701

136. A.V. Kiselev и др. Transmissivity to reflectivity change delay phenomenon observed in GeTe thin films at laser-induced reamorphization // Optics & Laser Technology, 2021. т.143 с.107305.

137. Lee S. et al. A study on the failure mechanism of a phase-change memory in write/erase cycling //IEEE Electron Device Letters. - 2009. - Т. 30. - №. 5. - С. 448-450.

138. Simpson R. E. et al. Interfacial phase-change memory //Nature nanotechnology.

- 2011. - Т. 6. - №. 8. - С. 501-505.

139. Zhang W. et al. Designing crystallization in phase-change materials for universal memory and neuro-inspired computing //Nature Reviews Materials. - 2019. - T. 4. - №. 3. - C. 150-168.

140. Berthier R. et al. In situ observation of the impact of surface oxidation on the crystallization mechanism of GeTe phase-change thin films by scanning transmission electron microscopy //Journal of Applied Physics. - 2017. - T. 122. - №. 11.

141. Noé P. et al. Phase-change materials for non-volatile memory devices: from technological challenges to materials science issues //Semiconductor Science and Technology. - 2017. - T. 33. - №. 1. - C. 013002.

142. Huber E., Marinero E. E. Laser-induced crystallization of amorphous GeTe: A time-resolved study //Physical Review B. - 1987. - T. 36. - №. 3. - C. 1595.

143. Weidenhof V. et al. Laser induced crystallization of amorphous Ge 2 Sb 2 Te 5 films //Journal of applied physics. - 2001. - T. 89. - №. 6. - C. 3168-3176.

144. Zhou G. F. Materials aspects in phase change optical recording //Materials Science and Engineering: A. - 2001. - T. 304. - C. 73-80.

145. Matsunaga T. et al. From local structure to nanosecond recrystallization dynamics in AgInSbTe phase-change materials //Nature materials. - 2011. - T. 10. - №. 2. - C. 129-134.

146. Kolobov A. V. et al. Local structure of Ge-Sb-Te and its modification upon the phase transition //Journal of Ovonic Research. - 2005. - T. 1. - №. 1. - C. 21-24.

147. Siegrist T., Merkelbach P., Wuttig M. Phase change materials: challenges on the path to a universal storage device //Annu. Rev. Condens. Matter Phys. - 2012. -T. 3. - №. 1. - C. 215-237.

148. Raoux S. et al. Crystallization times of Ge-Te phase change materials as a function of composition //Applied physics letters. - 2009. - T. 95. - №. 7.

149. Lu H. et al. Single Pulse Laser-Induced Phase Transitions of PLD-Deposited Ge2Sb2Te5 Films //Advanced Functional Materials. - 2013. - T. 23. - №. 29. - C. 3621-3627.

150. Liu F. R. et al. An explanation of the crystallization of amorphous Ge2Sb2Te5 films induced by a short Gaussian laser pulse //Applied Physics Letters. - 2013. - T. 103. - №. 5. - c. 051905

151. Zhu Z. et al. Comparative study on crystallization characteristics of amorphous Ge2Sb2Te5 films by an ultraviolet laser radiation and isothermal annealing //Applied Surface Science. - 2015. - T. 335. - C. 184-188.

152. X. Sun h gp. Crystallization of Ge 2Sb 2Te 5 thin films by nano- and femtosecond single laser pulse irradiation // Sci Rep 2016. t.6, c.28246.

153. Guo J. C. et al. Microstructure evolution of the crystallization of amorphous Ge2Sb2Te5 thin films induced by single picosecond pulsed laser //Journal of Non-Crystalline Solids. - 2018. - T. 498. - C. 1-7.

154. Do K. et al. TEM study on volume changes and void formation in Ge2Sb2Te5 films, with repeated phase changes //Electrochemical and Solid-State Letters. -2010. - T. 13. - №. 8. - C. H284.

155. Raoux S. Phase change materials //Annual Review of Materials Research. - 2009. - T. 39. - C. 25-48.

156. Lee J. et al. Thermal conductivity anisotropy and grain structure in Ge2Sb2Te5 films //Journal of Applied Physics. - 2011. - T. 109. - c. 084902.

157. Njoroge W. K., Woltgens H. W., Wuttig M. Density changes upon crystallization of Ge 2 Sb 2.04 Te 4.74 films //Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 2002. - T. 20. - №. 1. - C. 230-233.

158. S.C. Gupta. The Classical Stefan Problem. Basic Concepts, Modelling and Analysis. Elsevier Science B.V., 2003.

159. Yamada N. Potential of Ge-Sb-Te phase-change optical disks for high-data-rate recording in the near future //Optical Data Storage 1997 Topical Meeting. - SPIE, 1997. - T. 3109. - C. 28-37.

160. Liu Y. C., Chao L. S. Modified effective specific heat method of solidification problems //Materials transactions. - 2006. - T. 47. - №. 11. - C. 2737-2744.

161. Zhao K. et al. Ultrafast laser-induced integrated property-structure modulation of Ge2Sb2Te5 for multifunction and multilevel rewritable optical recording //Nanophotonics. - 2022. - T. 11. - №. 13. - C. 3101-3113.

162. Wang N. et al. Design of ultra-compact optical memristive switches with GST as the active material //Micromachines. - 2019. - T. 10. - №. 7. - C. 453.

163. Zhang K. et al. Different crystallization processes of as-deposited amorphous Ge2Sb2Te5 films on nano-and picosecond single laser pulse irradiation //Physica B: Condensed Matter. - 2012. - T. 407. - №. 13. - C. 2447-2450.

164. S. Kim h gp. Resistance and threshold switching voltage drift behavior in phase-change memory and their temperature dependence at microsecond time scales studied using a micro-thermal stage // IEEE Transactions on Electron Devices,

2011. t.58(3), c.584-592

165. D. Loke h gp. Breaking the speed limits of phase-change memory // Science,

2012. t.336(6088), c.1566-1569.

166. Guo P., Sarangan A. M., Agha I. A review of germanium-antimony-telluride phase change materials for non-volatile memories and optical modulators //Applied sciences. - 2019. - T. 9. - №. 3. - C. 530.

167. Z. Chai h gp. Ultrafast all-optical switching // Adv. Opt. Mater. 2017. t.5(7), c.1600665

168. S-T. Han h gp. Photo-Electroactive Non-Volatile Memories for Data Storage and Neuromorphic Computing. Woodhead Publishing, 2020.

169. V.V. Ionin h gp. An optical synapse based on a polymer waveguide with a GST225 active layer // Appl. Phys. Lett. 2021. t.119, c.081105.

170. A. Sebastian h gp. Brain-inspired computing using phase-change memory devices // J. Appl. Phys., 2018. t.124, c.111101.

171. S.R. Nandakumar h gp. Experimental Demonstration of Supervised Learning in Spiking Neural Networks with Phase-Change Memory Synapses // Nat. Rev. Mater., 2020. t.10, c.8080.

172. B.J. Shastri, A.N. Tait, T. Ferreira de Lima et al. Photonics for artificial intelligence and neuromorphic computing // Nature Photonics, 2021, t.15, c.102-114.

173. S. Sahu h gp. Ultrafast and low-power crystallization in Ge1Sb2Te4 and Ge1Sb4Te7 thin films using femtosecond laser pulses // Optics Letters., 2018. t.57(2), c.178.

174. Takeda J. et al. Ultrafast crystalline-to-amorphous phase transition in Ge2Sb2Tes chalcogenide alloy thin film using single-shot imaging spectroscopy //Applied physics letters. - 2014. - T. 104. - c. 261903.

175. M. Hase h gp. Femtosecond structural transformation of phase-change materials far from equilibrium monitored by coherent phonons // Nature communications, 2015. t.6(1), c.1-6.

176. A.A. Nevzorov h gp. Two-stage conductivity switching of GST thin films induced by femtosecond laser radiation // Optics & Laser Technology 2023. t.157 c.108773.

177. W.X. Song h gp. Inherent simple cubic lattice being responsible for ultrafast solidphase change of Ge2Sb2Tes // J. Phys. Chem. Lett. 2017. t.8 (12) c.2560-2564.

178. T. Kunkel h gp. Crystallization of GST225 thin film induced by a single femtosecond laser pulse: experimental and theoretical study // Mater. Sci. Semicond. Process. 2022. t.139 c.106350.

179. S. Sahu h gp. Ultrafast and low-power crystallization in Ge1Sb2Te4 and Ge1Sb4Te7 thin films using femtosecond laser pulses // Opt Lett. 2018. t.57 (2) c.178

180. J. Park h gp. Laser-induced patterning for a diffraction grating using the phase change material of Ge2Sb2Tes (GST) as a spatial light modulator in X-ray optics: a proof of concept // Opt. Mater. Express 2022. t.12 (4) c.408-1416.

181. C. Rios h gp. Controlled switching of phase-change materials by evanescent-field coupling in integrated photonics // Opt. Mater. Express 2018. t.8 (9) c.2455-2470.

182. Yamada N. et al. Phase-change material for use in rewritable dual-layer optical disk //Optical Data Storage 2001. - SPIE, 2002. - T. 4342. - C. 55-63.

183. Raoux S. et al. Phase change materials and their application to random access memory technology //Microelectronic Engineering. - 2008. - T. 85. - №. 12. -C. 2330-2333.

184. Shi X. et al. Nonvolatile, reconfigurable and narrowband mid-infrared filter based on surface lattice resonance in phase-change Ge2Sb2Te5 //Nanomaterials. - 2020.

- T. 10. - №. 12. - C. 2530.

185. Senkader, S., h gp. Models for phase-change of Ge 2Sb 2Te 5 in optical and electrical memory devices // Journal of Applied Physics, 2004. t.95(2), c.504-511.

186. Yang, I., h gp. Effect of doped nitrogen on the crystallization behaviors of Ge 2Sb 2Te 5 // Journal of The Electrochemical Society, 2010. t.157(4), c.483.

187. Weidenhof, V h gp. Laser induced crystallization of amorphous Ge 2 Sb 2 Te 5 films // Journal of applied physics, 2001. t.89(6), c.3168-3176.

188. Ashwin, P h gp. Fast simulation of phase-change processes in chalcogenide alloys using a Gillespie-type cellular automata approach // Journal of Applied Physics, 2008. t.104(8), c.084901.

189. Yang, Q h gp. Controllable crystallization of Ge 2Sb 2Te 5 phase-change memory thin films driven by multiple femtosecond laser pulses // Materials Science and Engineering: B, 2015. t.193, c.189-197.

190. A. V. Kiselev h gp. Dynamics of reversible optical properties switching of Ge 2Sb 2Te 5 thin films at laser-induced phase transitions // Optics & Laser Technology, 2022. t.147, c.107701.

191. Orava J. et al. Characterization of supercooled liquid Ge2Sb2Te5 and its crystallization by ultrafast-heating calorimetry //Nature materials. - 2012. - T. 11.

- №. 4. - C. 279-283.

192. J. Orava h gp. Classical-nucleation-theory analysis of priming in chalcogenide phasechange memory // Acta Materialia 2017. t.139 c.226-235

193. Chen, B h gp. Crystallization kinetics of supercooled liquid Ge -Sb based on ultrafast calorimetry // Crystal Growth & Design, 2016. t.16(1), c.242-248.

194. Lee, B. S h gp. Nanoscale nuclei in phase change materials: Origin of different crystallization mechanisms of Ge 2Sb 2Te 5 and AgInSbTe // Journal of Applied Physics, 2014. t.115(6), c.063506.

195. Ronneberger, I h gp. Crystal growth of Ge 2Sb 2Te5 at high temperatures // MRS Communications, 2018. t.8(3), c.1018-1023.

196. A.A. Nevzorov h gp. Discrete thermokinetic computational model of laser-induced phase transitions in phase-changing materials // Applied Physics Letters. 2023. T. 122. № 19.

197. G. Zhang h gp. Observation of ultrafast carrier dynamics in amorphous Ge 2Sb 2Te 5 films induced by femtosecond laser pulses // J. Appl. Phys. 2007, t.101 (3), c.033127.

198. S. Sahu h gp. Femtosecond laser-induced ultrafast transient snapshots and crystallization dynamics in phase change material // Optics Letters, 2017. t. 42(13), c.2503-2506.

199. Satoh, H h gp. Nanoscale phase changes in crystalline Ge 2Sb 2Te 5 films using scanning probe microscopes // Journal of Applied Physics, 2006. t.99(2), c.024306.

200. Wei, T h gp. Grayscale image recording on Ge 2Sb 2Te 5 thin films through laser-induced structural evolution // Scientific reports, t.7(1), c.42712.

201. Ali, A. h gp. Effect of vacuum annealing on structural and electrical properties of germanium telluride thin films // Materials Research Bulletin, 146, 111575.

202. A.A. Burtsev h gp. Physical properties' temperature dynamics of GeTe, Ge 2Sb 2Te 5 and Ge 2Sb 2Se 4Te 1 phase change materials // Materials Science in Semiconductor Processing, 2021. t.150, c.106907.

203. A. V. Kolobov h gp. Chalcogenides: Metastability and Phase Change Phenomena, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2012.

204. K. Shportko, h gp. Resonant bonding in crystalline phase-change materials // Nature materials 2008. t. 7(8), c.653-658.

205. Song, Z h gp. The "gene" of reversible phase transformation of phase change materials: Octahedral motif // Nano Research, 2022. t.15, c.765-772.

206. Wuttig, M., и др. Phase change materials: From material science to novel storage devices // Applied Physics A, 2022. т.87, с.411-417.

207. Xu M. et al. Theoretical and experimental investigations of the optical properties of Ge2Sb2Te5 for multi-state optical data storage //J. Korean Phys. Soc. - 2008. -Т. 53. - №. 4. - С. 2265-2269.

208. Yamada N. et al. Phase-change optical disk having a nitride interface layer //Japanese journal of applied physics. - 1998. - Т. 37. - №. 4S. - С. 2104.

209. Chai Z. et al. Ultrafast all-optical switching //Advanced Optical Materials. - 2017. - Т. 5. - №. 7. - С. 1600665.

210. C. Rios и др. Integrated all-photonic non-volatile multi-level memory // Nat. Photon. 2015. т.9 с.725-732.

211. Su-Ting Han Photo-Electroactive Non-Volatile Memories for Data Storage and Neuromorphic Computing // Woodhead Publishing Series 2020.

212. E. Gemo и др. Plasmonically-enhanced all-optical integrated phase-change memory // Opt. Express 2019. т.27 с.24724-24737.

213. K.B. Borisenko и др. Photo-induced optical activity in phase-change memory materials // Sci. Rep. 2015. т.5 с.8770.

214. S. Sarwat и др. Engineering interface-dependent photoconductivity in Ge2Sb2Te5 nanoscale devices // ACS Appl. Mater. Interfaces 2018. т. 10 (51) с.44906-44914.

215. C. Ríos и др. In-memory computing on a photonic platform // Sci. Adv. 2019. т.5

216. Ramirez, J. C. и др. Low-loss modified SU-8 waveguides by direct laser writing at 405 nm. // Optical Materials Express 2017. т.7(7), с.2651.

217. В.И. Соколов и др. Интегральная оптика на основе фторсодержащих полимерных материалов // Известия ВУЗов. Физика, 2015. Т.58, № 8/3, с. 279-282.