相變材料應用在電學的什麼方向？它從傳統到更新換代有着怎樣的重要作用？
相變材料又稱硫屬化物合金，由于在相變随機存取存儲器、相變探針存儲器等電存儲市場領域的廣泛應用，近二十年來受到廣泛關注。
除了儲存設備之外，其獨特的電氣特性可以根據電激勵進行動态可調，這導緻了許多以憶阻器和基于憶阻器的神經形态電路為代表的新穎應用。
“數字化”無處不在地融入每個公民的日常生活，并在全球範圍内産生海量的數字資料。為了趕上全球資料的增長速度，目前大容量儲存設備的容量需要大大提高。
但傳統的大容量儲存設備，如硬碟、CD光牒和錄音帶，已經受到各自的實體限制，嚴重阻礙了它們進一步提高存儲容量的潛力。
現代計算機的資料處理速度受到衆所周知的将儲存設備（即記憶體）與資料處理裝置（即中央處理器（CPU））分開的馮諾依曼瓶頸的限制。
這種方式會導緻資料在記憶體和CPU之間來回傳輸，進而降低資料處理效率，人工神經網絡 (ANN) 已被探索并成功應用于圖像和模式識别、機器翻譯以及在圍棋比賽中擊敗人類等各個領域。
盡管在神經形态計算方面取得了這些進展，但這些 ANN 的硬體實作受到以下事實的影響，即現代計算機的關鍵元件，即數字半導體，不以與作為基本功能的模拟突觸相同的方式運作生物神經網絡的建構塊。
PCM 通常被認為是任何物質，它們要麼表現出原子排列有序的所謂結晶形式，要麼表現出缺乏原子長程有序的所謂非晶形式。
要誘導結晶 GST225，必須将非晶 GST225 加熱到高于玻璃化轉變溫度但低于熔點，然後進行緩慢的淬火過程，非晶 GST225 可以通過将其晶态加熱到高于熔化溫度然後快速冷卻來實作。
以 GST225 為例的非晶态到晶态的相變實際上經曆了幾個中間晶态（即亞穩态），并最終在較高溫度下達到穩定狀态。
衆所周知，GST225 合金在結晶态和非晶态之間的電阻率和光反射率上表現出明顯的差異，GST225 第一亞穩相中的空位随機分布，使結構穩定。
迄今為止，結構松弛和機械應力松弛被認為是電阻漂移最可能的原因，結構弛豫是由于空位和扭曲鍵等結構缺陷的減少，進而導緻帶隙和傳導活化能的增加，同時降低陷阱密度。
機械應力松弛是由于非晶相和結晶相之間的密度變化導緻凝固過程中非晶相中産生的壓應力松弛，盡管上述兩個假設的理論計算與實驗測量結果吻合得很好，但控制電阻漂移的現實實體機制仍然是個謎。
科學家們一直緻力于開發能夠在類腦計算中運作的下一代計算機，這是因為人腦被譽為最高效的計算實體，因為它能夠提供超低的功耗、超快的處理速度，最重要的是，計算和存儲在同一個記憶體中同時處理的記憶體計算地點。
基于生物突觸和非易失性相變憶阻器之間的比較，令人興奮的是注意到這兩個實體實際上在開關速度、功耗和內建密度方面具有許多共同特征 。
相變電子器件的一個顯着特征源于其電氣特性的變化，例如電阻狀态、SET/RESET 電流以及器件與器件之間以及周期與周期之間的工作電壓。
相變電子器件目前面臨的另一個嚴峻挑戰是其有限的內建度。當今，衆所周知的交叉開關架構已廣泛用于 PCRAM 陣列和相變神經網絡。
為了計算權重和，将讀取電壓應用于所有行，然後将讀取電壓乘以電子突觸的電導，這會在每列中産生權重電流和，該模拟電流需要通過列末端的神經元電路轉換為數字輸出或尖峰信号。
傳統相變存儲器的缺點，如相對較低的“SET”速度和較高的“RESET”電流，也反映在相變憶阻器和基于憶阻器的神經網絡中。
當由低“RESET”電流引起時，需要串聯加熱電阻來為相變産生足夠的焦耳熱，用 PCM 和電極材料之間的界面面積更小的相變憶阻器代替傳統的 Lance 型架構可以達到相同的加熱效果。
在傳統的 Ge-Sb-Te 材料中摻雜其他化學元素，如 C、SiO 2或 SiC也可以促進晶态的熱性能，在 PCM 的可重複寫入過程中，硫族化物-電極界面處可能形成的空位可能會導緻器件在高阻狀态下失效。
通過在 Ge-Sb-Te 媒體中添加碳摻雜劑來避免界面空位的形成，可以有效解決這個問題，整個網絡中相鄰突觸之間的距離間距通常需要非常短，以增加密度尺度。
由于熱擴散效應，可能會出現一個單元在對其相鄰單元進行程式設計時無意中被重寫的熱串擾現象，随着電池尺寸的縮小，這種熱擾動變得更加明顯。
一些氧化物，如VO 2, 由于其在室溫附近發生的迷人的絕緣體到金屬相變，以及通過施加電流、電場和光激發控制這種轉變的能力，也被歸因于 PCMs 制度，深度學習訓練并不迫切需要相變記憶通常需要的長保留時間，是以允許出現新的 PCM。
