【摘要】：相變存儲器(PCRAM)作為最具潛力的新型存儲器之一,近來受到了越來越多人的關注。隨著摩爾定律的不斷推進,PCRAM的存儲密度也在不斷提升,其特征尺寸已達到22nm以下。作為PCRAM的功能材料,相變材料到達納米尺度后會表現(xiàn)出與塊體材料截然不同的結構及特性,因此研究相變材料的納米尺寸效應是實現(xiàn)高密度PCRAM的基礎和必由之路。但目前,上述研究仍受限于傳統(tǒng)的光刻工藝,因此對于相變材料的新型制備手段和結構的研究極具價值和挑戰(zhàn)。電化學沉積法是一種穩(wěn)定可靠的材料制備方法,通過對沉積參數(shù)的調整可實現(xiàn)對材料生長的精準調控,并制備出具有良好晶體取向的材料。本文研究了含鍺硫系化合物的電化學制備方法,重點關注碲化鍺薄膜和納米線的制備,并對其進行了表征測試和相關結構分析,取得的主要成果如下:(1)針對目前含鍺硫系化合物電化學沉積的難點,提出了減少還原電位差和抑制析氫反應的解決方法。根據(jù)上述思路,在ITO導電玻璃上首先進行了碲化鍺薄膜的電化學沉積實驗。實驗過程中,以氨三乙酸為絡合劑以減少還原電位差,在電解液的配置中通過調節(jié)溶液pH值并采用恒電流沉積法以控制反應速率以抑制析氫反應來實現(xiàn)鍺和碲的共沉積。以絡合劑濃度和電流密度為調節(jié)變量,沉積了多組碲化鍺薄膜樣品。通過對薄膜形貌—組分—結構的對比分析,發(fā)現(xiàn)絡合劑濃度為0.05mol/L,電流密度為2mA/cm~2為最佳的碲化鍺沉積參數(shù)。(2)以多孔氧化鋁為模板,利用電化學沉積法進一步制備出碲化鍺納米線。通過對碲化鍺納米線微觀結構的表征和分析,發(fā)現(xiàn)此納米線為面心立方結構,直徑為50納米,長度為幾百納米到幾十微米不等。通過對碲化鍺納米線選區(qū)電子衍射結果的標定,發(fā)現(xiàn)其具有較大的晶面間距,并用第一性原理計算分析了溫度對碲化鍺微觀結構的影響。這種結構調控能力將為在相變納米線中實現(xiàn)超低功耗、非熔融相變存儲打下堅實的基礎。
【圖文】：

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文了適應市場對存儲器容量，讀寫速度，擦寫次數(shù)及保持能力等多方面目前已有鐵電存儲器（FRAM）、相變存儲器（PCRAM）、磁存儲器（M存儲器（RRAM）等新型非易失性存儲器被提出，本文便是在相變存行的研究。變存儲器變存儲器是一種新型非易失性存儲器，，具有高密度、低功耗和成本低等是最有可能取代動態(tài)隨機存儲器和閃存等當前主流產品而成為未來品的新型存儲器之一。相變材料作為相變存儲器的功能材料，其在晶間快速的相變則是相變存儲器實現(xiàn)存取功能的基礎。相變存儲器的具圖1.1所示。

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文1.3 相變材料相變存儲器的發(fā)展離不開對相變材料的研究，而相變材料以硫系化合物為主，它通常至少包含一個 VI 族元素（硫族，比如 S、Se、Te），一般與 IV 族元素（如As、Sb）和 V 族元素（如 Ge、Sn）相結合。大部分的相變材都含有元素 Te，一般與 Ge 和 Sb 結合。目前 Ge-Sb-Te 系列合金是目前最成熟的相變材料體系，而Ge2Sb2Te5則是目前綜合性能最優(yōu)異，應用最廣泛的相變存儲材料。圖 1.2 列舉了Ge-Sb-Te 系列材料發(fā)展歷程和在存儲領域上的應用。
【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】：TP333

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本文編號：2619190