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High-pressure induced structural changes in metastable Ge$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$ thin films; An X-ray absorption study

準安定Ge$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$の高圧誘起構造変化; X線吸収による研究

Fons, P.*; Kolobov, A.*; 富永 淳二*; 片山 芳則

Fons, P.*; Kolobov, A.*; Tominaga, Junji*; Katayama, Yoshinori

超高分解能(SR)メディアは通常のDVDメディアより面積あたりの記憶密度を10倍まで引き上げることができる。SRはすでに実現されているが、主要な光学記憶要素であるGe$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$(GST)の構造及び電子状態の外的摂動による変化のさらに深い理解が強く要求されている。SRディスクの記録では、気泡の生成がおき、それがGST層に強い応力を与える。この論文で、われわれはほぼ静水圧的(0-10GPa)な圧縮応力によって誘起されるGSTの準安定結晶相の構造変化のXAFSについて報告する。解析によって、常温での歪んだ岩塩構造によるGe-Te結合長の分裂は、圧力6GPaまで小さいがゼロではない値へと減少することがわかった。この結果が、提案されている強誘電的カタストロフによるスーパーレンズ読み取り機構に対して持つ意味を議論する。

Super-resolution (SR) media offer up to a factor of ten increase in areal storage density over conventional DVD media. Although SR has been realized, there is a strong need for a deeper understanding of structural and electronic changes in Ge$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$ (GST), a principal optical memory component, with external perturbations. Recording of SR disks leads to the formation of gas-phase bubbles that in turn lead to the development of large stresses on the underlying GST layer. In this paper we report on XAFS of nominally hydrostatic (0-10 GPa) compressive stress-induced structural changes of the metastable crystalline phase of GST. An analysis showed that the initial splitting of Ge Te bond lengths of the room-temperature distorted rocksalt structure decreased to a small but finite splitting for $$p$$ $$_sim^{>}$$ 6 GPa. The implications of this upon the proposed ferroelectric catastrophe super-RENS readout mechanism are discussed.

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