【摘要】：碲化鍺(GeTe)是一種IV-VI族窄帶隙半導體,在相變存儲、熱電、鐵電等多個熱點領域表現(xiàn)出優(yōu)異的性能和廣闊的應用前景。作為相變材料中的重要組成部分,GeTe可以實現(xiàn)高電阻率的非晶相和低電阻率的晶相之間的可逆相變,因此在相變存儲領域有著巨大的潛在應用價值。相比于體材料,GeTe納米材料不僅具有更優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和擦/寫速度,而且也符合當前高密度存儲的發(fā)展趨勢。但目前尚未有合成二維單晶GeTe的相關報道,關于其在相變存儲領域的應用也暫無人涉及。因此探索二維GeTe單晶納米片制備方法,并在此基礎上研究其相變存儲性能具有非常重要的意義。基于此,本文主要開展了二維GeTe單晶納米片的合成及其雙穩(wěn)態(tài)晶相-晶相的可逆相變等方面的研究工作,主要研究內(nèi)容如下:1.首次制備非中心對稱的R3m相GeTe單晶納米片。通過引入空間限域輔助,采用物理氣相沉積法首次合成了高質(zhì)量的二維GeTe納米片。利用SEM、TEM、拉曼光譜證明了合成的二維GeTe納米片為菱方結構的R3m相,并具有純凈度高、結晶質(zhì)量好等優(yōu)點。通過角分辨偏振拉曼測試分析了GeTe納米片拉曼特征峰的振動模式,采用SHG測試證實了其非中心對稱結構和靈敏的二階非線性光學響應,偏振SHG測試進一步確認了其屬于R3m相晶體結構。2.首次發(fā)現(xiàn)了二維GeTe納米片中雙穩(wěn)態(tài)晶相-晶相的可逆相變。通過檢測變溫TEM、拉曼、SHG及電學測試中GeTe納米片在高溫作用下晶體結構和光學、電學性質(zhì)的變化,來驗證初始R3m晶相向終態(tài)t-R3m晶相的轉(zhuǎn)變。施加脈沖電壓以實現(xiàn)GeTe納米片雙穩(wěn)態(tài)R3m晶相和t-R3m晶相之間的可逆相變,并通過相應的拉曼、SHG及電學測試表征可逆相變過程中伴隨著顯著的光學和電學性質(zhì)變化。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN304
【圖文】：

圖 1-2 硫?qū)傧嘧儾牧象w系三元相圖及發(fā)展應用歷程[2]了上述的幾個材料體系之外，為了進一步提升相變存儲器的操作速度、等性能指標，研究人員開展了越來越多的新型硫?qū)傧嘧儾牧系难邪l(fā)工作用新的元素種類與原有材料的元素組合，比如 GaSbTe[21]、GaSbSe[22]、另一方面，在原有材料體系基礎上摻雜入其他單質(zhì)或化合物進行改性也要的研究方向，其中得到廣泛研究的材料包括 WGeTe[24]等，它們在某些的表現(xiàn)具有一定的突破，有些具有較高的數(shù)據(jù)保持能力，有些具有較快有些大大降低了閾值電壓，甚至能夠超過 Ge-Sb-Te 材料體系。人們從不面表現(xiàn)的相變特性角度出發(fā)，進而在有特殊應用要求的相應領域開發(fā)拓統(tǒng)相變存儲器一般都是基于硫?qū)傧嘧儾牧现懈唠娮杪实姆蔷嗪偷碗婇g的可逆相變。以當前具有最優(yōu)綜合性能的 Ge2Sb2Te5材料為例，將其非晶相轉(zhuǎn)變?yōu)楣舱矜I合的亞穩(wěn)態(tài)立方晶相，可將電阻率降低三個數(shù)量級

13圖 1-3 a, b) In2Se3用于 RESET (a) 和 SET (b) 程序的 ID-VPROG特性曲線；c) In2Se3的耐久性測試；d-f) In2Se3處于原始 (d)、SET (e) 和 RESET (f) 狀態(tài)的橫截面 HRTEM 圖像，插圖為放大的 HRTEM 圖像[28]經(jīng)過這些年對硫?qū)傧嘧儾牧系膹V泛而深入的研究，科研人員們在選擇材料組分、優(yōu)化相變存儲器各項性能指標等多個方面的探索已經(jīng)取得了重大的進展與突破，但要解決相變材料結晶速度和數(shù)據(jù)保持能力的固有矛盾，開發(fā)更全面高性能的相變存儲器還有很長的一段路要走。因此，為了突破目前硫?qū)傧嘧儾牧系膽闷款i，進一步提升相變存儲器的綜合性能，推動 PCRAM 產(chǎn)業(yè)化進程的不斷加速，還需要研究人員們的不斷嘗試與探索。

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