In this thesis, two different technologies with memory applications were studied. The first one, Phase Change Memory (PCM), is considered a potentially revelation technology for future ultra-high density data storage applications. To visualize the complex nature of the switching dynamics, 3D finite element modeling was carried out in PCM cell based on single layer Ge2Sb2Te5 (GST) alloy, incorporating temperature and phase dependent thermal and electrical conductivities as well as Seeback coefficient to account for the thermoelectric effect. The experimentally determined resistance maps, those that are indicative of the crystallinity, show good agreement with the simulated phase change behavior confirming the existence of stable intermediate states. The potential stabilization of resistance levels in between the 0 and 1 states enables storage of several data in a single device cell. Current findings give way to a more stable ultrahigh-density PCM device. The second one is magnetic bubble. The nucleation of stable magnetic bubble in Co/Ni multilayer circular dots and nano-microwires with perpendicular magnetic anisotropy (PMA) and, patterned Spin-Valve are essential for fabrication of new devices for future technologies such as rf oscillator, detector or sensor. The parameters affecting the formation of bubbles such as the AC in-plane field demagnetization process, the diameter of dot and the width of wire were investigated. Beside bubble formation in dots, bubble behavior under in-plane magnetic field, motion induced by current pulses and bubble nucleation in spin-valves were studied.

Bu tezde bellek uygulaması olan iki farklı teknoloji üzerinde çalışmalar yapılmıştır. İlki, Faz Değişim Belleği (PCM), gelecekte ultra yüksek yoğunluklu veri depolama uygulamaları için devrim açma potansiyeli olan teknoloji olarak düşünülmektedir. Anahtarlanma dinamiklerinin karmaşık yapısını görselleştirmek için, 3D sonlu elemanlar modellemesi, sıcaklık ve faz bağımlılığını içeren termal ve elektriksel iletkenlikleri ile birlikte termoelektrik etkiyi hesaba katmak için Seeback katsayısı eklenerek tek katmanlı Ge2Sb2Te5 (GST) alaşım tabanlı PCM hücresinde uygulandı. Deneysel olarak elde edilen kristaliniteyi veren direnç haritaları kararlı ara geçiş durumlarının varlığını gösteren simüle edilmiş faz değişim davranışı ile iyi bir uyum göstermektedir. 0 ve 1 arasındaki direnç seviyelerinin kararlı olma potansiyeli dengelenmesi, tek bir cihaz hücresinde birkaç veri depolamanın mümkün olmasını sağlar. Mevcut bulgular, daha kararlı bir ultra-yüksek yoğunluklu PCM cihazına götürmektedir. İkinci, manyetik baloncuk, Co/Ni çok katmanlı dikey manyetik anizotropi (PMA) dairesel disklerde, nano-mikro tellerde ve desenlenmiş spin-valflerinde kararlı manyetik baloncuk oluşumu, RF osilatör, dedektör veya sensör gibi gelecek teknolojiler için yeni cihazların üretilmesi açısından önemlidir. AC düzlem içi demanyetizasyon işlemi, disk çapı ve tel genişliği gibi baloncuk oluşumunu etkileyen parametreler araştırılmıştır. Baloncuk oluşumunun yanı sıra, düzlem içi manyetik alan altında baloncuk hareketleri, akım darbelerinden kaynaklanan baloncuk hareketleri ve spin-vanasında baloncuk oluşumu çalışıldı.