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カルコゲナイドガラス（発音は化学の「ch」のように硬い「ch 」）は、1つ以上の重カルコゲン（硫黄、セレン、テルルなど。ポロニウムも重カルコゲンだが放射能が高すぎるため使用できない）を含むガラスである。カルコゲナイド材料は酸化物とはかなり異なる挙動を示し、特にバンドギャップが小さいため、光学特性や電気特性が大きく異なる。
古典的なカルコゲナイドガラス（主にAs-SやGe-Sなどの硫黄系ガラス）は、優れたガラス形成能を持ち、広い濃度範囲でガラス状態を示す。ガラス形成能は、構成元素のモル質量が増加するにつれて低下する。すなわち、S > Se > Te の順となる。
AgInSbTeやGeSbTeなどのカルコゲナイド化合物は、書き換え可能な光ディスクや相変化メモリデバイスに用いられています。これらは脆いガラス形成物質であり、加熱とアニーリング（冷却）を制御することで、非晶質（ガラス状）状態と結晶状態を切り替えることができ、それによって光学的および電気的特性を変化させ、情報の保存を可能にします。
最も安定な二元系カルコゲナイドガラスは、カルコゲンと14族または15族元素の化合物であり、幅広い原子比で形成される可能性がある。三元系ガラスも知られている。[ 1 ]
すべてのカルコゲナイド組成物がガラス状で存在するわけではないが、これらの非ガラス形成組成物を合金化してガラスを形成できる材料を見つけることは可能である。その一例として、硫化ガリウムをベースとしたガラスが挙げられる。硫化ガリウム(III)単体ではガラス形成物質として知られていないが、硫化ナトリウムまたは硫化ランタンと反応して、硫化ガリウムランタン（GLS）というガラスを形成する。
最近まで、カルコゲナイドガラス（ChG）は主に共有結合した材料であり、共有結合ネットワーク固体に分類されると考えられていました。しかし、40の異なる元素ファミリーを代表する265を超える異なるChG元素組成を対象とした、最近行われた非常に包括的な大学の研究により、カルコゲナイドガラスの大部分は、原子物理学のより弱いファンデルワールス力によって主に結合しており、ファンデルワールスネットワーク固体に分類される方がより正確であることが示されました。これらの弱いvdW力のみによって結合しているわけではなく、特定の化学組成に基づいて、さまざまな割合の共有結合性を示します。[ 2 ]
用途としては、赤外線検出器、レンズなどの成形可能な赤外線光学部品、赤外線光ファイバーなどがあり、主な利点は、これらの材料が赤外線電磁スペクトルの広い範囲にわたって透過することである。
カルコゲナイドガラスの物理的特性（高屈折率、低フォノンエネルギー、高非線形性）は、特に希土類元素イオンをドープした場合、レーザー、平面光学、フォトニック集積回路、その他のアクティブデバイスへの組み込みに理想的です。一部のカルコゲナイドガラスは、光子誘起屈折[ 4 ]や電子誘起誘電率変化[ 5 ]などのいくつかの非線形光学効果を示します。
一部のカルコゲナイド材料は、熱によって非晶質から結晶質への相変化を起こします。この性質により、カルコゲナイド薄膜上にバイナリ情報を符号化するのに有用であり、書き換え可能な光ディスク[ 3 ]やPRAMなどの不揮発性メモリデバイスの基礎となっています。このような相変化材料の例としては、 GeSbTeとAgInSbTeが挙げられます。光ディスクでは、相変化層は通常、ZnS - SiO2誘電体層の間に挟まれています。2、結晶化促進膜の層を伴う場合もある。その他、あまり一般的ではない同様の材料としては、InSe、SbSe、SbTe、InSbSe、InSbTe、GeSbSe、GeSbTeSe、AgInSbSeTe。 [ 6 ]
インテルは、同社のカルコゲナイドベースの3D XPointメモリ技術が、フラッシュメモリに比べてスループットと書き込み耐久性が1,000倍高いと主張している。
カルコゲナイド半導体における電気的スイッチングは、1960年代に非晶質カルコゲナイドTeが発見されたときに出現した。48アス30 Si12 Ge10 は、閾値電圧を超えると電気抵抗が鋭く可逆的に変化することがわかりました。非結晶性材料に電流が流れ続けると、加熱されて結晶形に変化します。これは、そこに情報が書き込まれることと同じです。結晶領域は、短時間で強い熱パルスにさらされると溶融します。その後の急速な冷却により、溶融した領域はガラス転移を再び通過します。逆に、より長い持続時間の低強度の熱パルスは、非晶質領域を結晶化します。電気的な手段によってカルコゲナイドのガラス-結晶変換を誘起する試みは、相変化ランダムアクセスメモリ (PC-RAM) の基礎を形成します。この技術は、ECD Ovonics。書き込み操作では、電流が熱パルスを供給します。読み出しプロセスは、ガラス状態と結晶状態の間の電気抵抗の比較的大きな差を利用して、閾値以下の電圧で実行されます。このような相変化材料の例としては、GeSbTeとAgInSbTe。
メモリ用途に加えて、非晶質相と結晶相の機械的特性のコントラストは、共振ナノ電気機械システムにおける周波数チューニングの新たな概念である。[ 7 ]
カルコゲナイドガラスの半導体特性は、1955年にソ連のヨッフェ研究所のBTコロミエツとNAゴルノワによって明らかにされた。[ 8 ] [ 9 ]
光ディスクとPC-RAMの両方に関連する電子構造遷移が強く取り上げられたものの、非晶質カルコゲナイドが大きなイオン伝導率を持つ可能性があるにもかかわらず、イオンの寄与は考慮されなかった。Euromat 2005では、イオン輸送が固体カルコゲナイド電解質におけるデータストレージにも有用であることが示された。ナノスケールでは、この電解質はセレン化銀（Ag）の結晶性金属島から構成されている。2 Seゲルマニウムセレン化物(Ge)の非晶質半導体マトリックス中に分散している2 Se3 )
カルコゲナイドガラスの電子応用は、20世紀後半以降も活発な研究テーマとなっています。例えば、電解の場合には溶解イオンの移動が必要ですが、相変化デバイスの性能を制限する可能性があります。電子とイオンの両方の拡散は、現代の集積回路で使用される電気伝導体の劣化メカニズムとして広く研究されている電気泳動に関与しています。したがって、原子、イオン、電子の集合的な役割を評価するカルコゲナイドの研究に対する統一的なアプローチは、デバイスの性能と信頼性の両方にとって不可欠であることが証明されるかもしれません。[ 10 ] [ 11 ]