Although lateral thermal conduction in Ge2Sb2Te5 (GST) films can influence the performance of phase change memory (PCM), there are no data available for the in-plane thermal conductivity. This work measures both the in-plane and the out-of-plane thermal conductivities for the amorphous, face-centered-cubic, and hexagonal-close-packed phases of GST using two independent techniques. For crystalline GST, we report anisotropy favoring out-of-plane conduction by up to 54%, which varies with annealing time. Scaling arguments indicate that the anisotropy may be due to the thermal resistance of amorphous regions near grain boundaries. This explanation is consistent with transmission electron microscopy images showing columnar grains and amorphous phase at grain boundaries.

1.
J. P.
Reifenberg
,
D. L.
Kencke
, and
K. E.
Goodson
,
IEEE Electron Device Lett.
29
,
10
(
2008
).
2.
C.
Peng
,
L.
Cheng
, and
M.
Mansuripur
,
J. Appl. Phys.
82
,
4183
(
1997
).
3.
E. K.
Kim
,
S. I.
Kwun
,
S. M.
Lee
,
H.
Seo
, and
J. G.
Yoon
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
3864
(
2000
).
4.
V.
Giraud
,
J.
Cluzel
,
V.
Sousa
,
A.
Jacquot
,
A.
Dauscher
,
B.
Lenoir
,
H.
Scherrer
, and
S.
Romer
,
J. Appl. Phys.
98
,
013520
(
2005
).
5.
H.-K.
Lyeo
,
D. G.
Cahill
,
B.-S.
Lee
,
J. R.
Abelson
,
M.-H.
Kwon
,
K.-B.
Kim
,
S. G.
Bishop
, and
B.-k.
Cheong
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
151904
(
2006
).
6.
M.
Kuwahara
,
O.
Suzuki
,
Y.
Yamakawa
,
N.
Taketoshi
,
T.
Yagi
,
P.
Fons
,
T.
Fukaya
,
J.
Tominaga
, and
T.
Baba
,
Microelectron. Eng.
84
1792
(
2007
).
7.
J. P.
Reifenberg
,
M. A.
Panzer
,
S.-B.
Kim
,
A. M.
Gibby
,
Y.
Zhang
,
S.
Wong
,
H.-S.
Philip Wong
,
E.
Pop
, and
K. E.
Goodson
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
111904
(
2007
).
8.
W. P.
Risk
,
C. T.
Rettner
, and
S.
Raoux
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
101906
(
2009
).
9.
R.
Fallica
,
J.
Battaglia
,
S.
Cocco
,
C.
Monguzzi
,
A.
Teren
,
C.
Wiemer
,
E.
Varesi
,
R.
Cecchini
,
A.
Gotti
, and
M.
Fanciulli
,
J. Chem. Eng. Data
54
,
1698
(
2009
).
10.
J.-L.
Battaglia
,
A.
Kusiak
,
V.
Schick
,
A.
Cappella
,
C.
Wiemer
,
M.
Longo
, and
E.
Varesi
,
J. Appl. Phys.
107
,
044314
(
2010
).
11.
J. E.
Graebner
,
S.
Jin
,
G. W.
Kammlott
,
J. A.
Herb
, and
C. F.
Gardinier
,
Nature
359
,
401
(
1992
).
12.
K.
Kurabayashi
,
M.
Asheghi
,
M.
Touzelbaev
, and
K. E.
Goodson
,
IEEE J. MicroElectroMech. Syst
.
8
,
180
(
1999
).
13.
W. L.
Liu
,
T.
Borca-Tasciuc
,
G.
Chen
,
J. L.
Liu
, and
K. L.
Wang
,
J. Nanosci. Nanotechnol.
1
,
39
(
2001
).
14.
A.
Pirovano
,
A. L.
Lacaita
,
A.
Benvenuti
,
F.
Pellizzer
,
S.
Hudgens
, and
R.
Bez
,
IEDM Tech. Dig.
2003
,
699
(
2003
).
15.
M.
Lankhorst
,
B.
Ketelaars
, and
R.
Wolters
,
Nat. Mater.
4
,
347
(
2005
).
16.
Y.
Yin
,
A.
Miyachi
,
D.
Niida
,
H.
Sone
, and
S.
Hosaka
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
45
,
3238
(
2006
).
17.
F.
Merget
,
D. H.
Kim
,
P.
Haring Bolivar
, and
H.
Kurz
,
Microsyst. Technol.
13
,
169
(
2007
).
18.
D. G.
Cahill
,
Rev. Sci. Instrum.
61
,
802
(
1990
).
19.
Y. S.
Ju
and
K. E.
Goodson
,
J. Appl. Phys.
85
,
7130
(
1999
).
20.
C.
Dames
and
G.
Chen
,
Rev. Sci. Instrum.
76
,
124902
(
2006
).
21.
J. H.
Kim
,
A.
Feldman
, and
D.
Novotny
,
J. Appl. Phys.
86
,
3959
(
1999
).
22.
A.
Feldman
,
High Temp.-High Press.
31
,
293
(
1999
).
23.
I.
Friedrich
,
V.
Weidenhof
,
W.
Njoroge
,
P.
Franz
, and
M.
Wuttig
,
J. Appl. Phys.
87
,
130
(
2000
).
24.
S. W.
Ryu
,
J. H.
Oh
,
J. H.
Lee
,
B. J.
Choi
,
W.
Kim
,
S. K.
Hong
,
C. S.
Hwang
, and
H. J.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
142110
(
2008
).
25.
P.
La Fata
,
F.
Torrisi
,
S.
Lombardo
,
G.
Nicotra
,
R.
Puglisi
, and
E.
Rimini
,
J. Appl. Phys.
105
(
2009
).
26.
S.
Lombardo
,
E.
Rimini
,
M.G.
Grimaldi
, and
S.
Privitera
,
Microelectron. Eng.
87
,
294
(
2010
).
27.
D. Z.
Hu
,
X. M.
Lu
,
J. S.
Zhu
, and
F. J.
Yan
,
Appl. Phys.
102
,
113507
(
2007
).
28.
J.
Lee
,
E.
Elah Bozorg-Grayeli
,
Z.
Li
,
J. P.
Reifenberg
,
M.
Asheghi
, and
K. E.
Goodson
,
Proceedings of Itherm
,
2010
, 5501412, pp.
1
6
.
29.
T.
Blachowicz
,
M. G.
Beghi
,
G.
Guntherodt
,
B.
Beschoten
,
H.
Dieker
, and
M.
Wuttig
,
J. Appl. Phys.
102
,
093519
(
2007
).
30.
Y.
Park
,
J.
Lee
,
M.
Youm
, and
Y.
Kim
,
Jpn. J. Appl. Phys.
44
,
326
(
2005
).
31.
I.
Yang
,
K.
Do
,
H.-J.
Chang
,
D.-H.
Ko
, and
H.
Sohn
,
J. Electrochem. Soc.
157
,
H483
(
2010
).
32.
T. H.
Jeong
,
M. R.
Kim
,
H.
Seo
,
S. J.
Kim
, and
S. Y.
Kim
,
J. Appl. Phys.
86
,
774
(
1999
).
33.
G.
Ruitenberg
,
A. K.
Petford-Long
, and
R. C.
Doole
,
J. Appl. Phys.
92
,
3116
(
2002
).
You do not currently have access to this content.