發(fā)布時(shí)間：2020-07-18 11:43

【摘要】：當(dāng)前,互聯(lián)網(wǎng)、多媒體視頻、高速計(jì)算機(jī)等技術(shù)的迅猛發(fā)展,使人們對(duì)更快速度、更大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的需求越來越迫切,然而傳統(tǒng)的磁存儲(chǔ)、光存儲(chǔ)和半導(dǎo)體存儲(chǔ)由于受到超順磁效應(yīng)、衍射現(xiàn)象和最小光刻單元的限制,存儲(chǔ)密度很難進(jìn)一步提高�；趻呙杼结橈@微技術(shù)(SPM)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)由于能夠?qū)崿F(xiàn)納米尺度的信息存儲(chǔ),因此有望成為新一代的超高密度存儲(chǔ)技術(shù)�；诖�,本論文將光學(xué)存儲(chǔ)中常用的硫系相變薄膜材料GeSb2Te4引入到SPM存儲(chǔ)技術(shù)中,提出了基于熱、電耦合效應(yīng)的新型高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法,并對(duì)其存儲(chǔ)機(jī)理及其它有關(guān)問題進(jìn)行了詳細(xì)研究。 在分析硫系材料相變?cè)?以及作為存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)機(jī)理基礎(chǔ)上,結(jié)合原子力顯微鏡(AFM)技術(shù),提出了基于相變存儲(chǔ)介質(zhì)的探針存儲(chǔ)系統(tǒng)模型,并對(duì)數(shù)據(jù)的寫入、擦除、讀取機(jī)理進(jìn)行了闡述；自行搭建了一種新穎的基于掃描探針顯微鏡的相變存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)裝置,用來進(jìn)行存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 發(fā)展了存儲(chǔ)介質(zhì)多層薄膜的制備方法,并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比和形貌分析,探索出薄膜制備的工藝路線和工藝參數(shù)。借助X射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、等離子發(fā)射光譜儀(ICP)等設(shè)備對(duì)GeSb2Te4薄膜的成分、狀態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)分析,發(fā)現(xiàn)沉積態(tài)薄膜是非晶態(tài),而隨著退火溫度的提高,會(huì)發(fā)生兩次固體相轉(zhuǎn)變,通過XRD表征可知第一次轉(zhuǎn)變形成的是fcc結(jié)構(gòu),第二次形成的是hex結(jié)構(gòu),由此提出了GeSb2Te4材料的fcc結(jié)構(gòu)和hex結(jié)構(gòu)模型。利用經(jīng)典形核理論對(duì)JMAK理論進(jìn)行了優(yōu)化,突破了其應(yīng)用局限性,用相關(guān)公式預(yù)測(cè)了GeSb2Te4薄膜的形核時(shí)間和晶粒尺寸,以確定此種材料是否滿足作為存儲(chǔ)介質(zhì)的要求；同時(shí)用優(yōu)化的模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較,具有較好的一致性。 利用差示掃描量熱(DSC)方法分析GeSb2Te4薄膜在不同退火溫度,不同加熱速度條件下的結(jié)構(gòu)和熱物性參數(shù),并得到不同加熱速度下的結(jié)晶溫度和玻璃轉(zhuǎn)化溫度。利用四點(diǎn)探針測(cè)電阻方法測(cè)量了GeSb2Te4薄膜不同退火溫度下的電阻率,發(fā)現(xiàn)沉積態(tài)薄膜的電阻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于fcc結(jié)構(gòu)和hex結(jié)構(gòu)；另外,對(duì)薄膜的I-V特性和導(dǎo)電激活能也進(jìn)行了比較全面的研究。應(yīng)用TriboIndenter納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)考察了GeSb2Te4薄膜的硬度、彈性模量、粘附力和摩擦力等力學(xué)性能,并對(duì)濺射參數(shù)、薄膜厚度、相對(duì)濕度和表面粗糙度等對(duì)力學(xué)性能的影響進(jìn)行了詳細(xì)的分析；發(fā)現(xiàn)薄膜表面質(zhì)量越好,硬度和彈性模量越高；相對(duì)濕度越高,探針針尖與薄膜表面的粘附力和摩擦力越大。采用ASC2000應(yīng)力測(cè)試儀測(cè)量了薄膜的內(nèi)應(yīng)力,并研究了濺射功率和退火溫度對(duì)薄膜表面殘余應(yīng)力的影響。 基于相變探針存儲(chǔ)系統(tǒng)原理,建立了用于有限元仿真的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)模型以及熱電耦合數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,利用多物理場(chǎng)耦合軟件COMSOL Multiphysics模擬了施加不同寬度、幅值脈沖電壓情況下的信息寫入過程和擦除過程,通過分析電壓對(duì)相變存儲(chǔ)介質(zhì)溫度場(chǎng)的影響,找出合適的電壓參數(shù)；并利用相變探針實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。另外,對(duì)探針和導(dǎo)電層的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率以及探針針尖直徑對(duì)相變薄膜溫度場(chǎng)的影響也進(jìn)行了全面的分析,為后續(xù)工作中進(jìn)一步優(yōu)化存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供了有力的支持。 本論文研究成果可以應(yīng)用于超高密度信息存儲(chǔ)的設(shè)計(jì),對(duì)于建立新型信息存儲(chǔ)技術(shù)的理論體系具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TP333

【參考文獻(xiàn)】

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1 周明飛;宋學(xué)萍;孫兆奇;;基底溫度對(duì)磁控濺射制備ZnO薄膜性能的影響[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2007年04期

2 宮建茹,萬立駿,白春禮;掃描探針納米加工技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J];大學(xué)化學(xué);2003年01期

3 王耘波 ,李東 ,郭冬云;幾種新型非易失性存儲(chǔ)器[J];電子產(chǎn)品世界;2004年03期

4 廖專崇 ,黃俊義;存儲(chǔ)技術(shù)的現(xiàn)狀與未來[J];電子產(chǎn)品世界;2004年Z1期

5 邵虞;;半導(dǎo)體存儲(chǔ)器期待再創(chuàng)輝煌[J];電子產(chǎn)品世界;2007年05期

6 楊帆;費(fèi)維棟;蔣建清;;X射線衍射技術(shù)在薄膜殘余應(yīng)力測(cè)量中的應(yīng)用[J];功能材料;2007年11期

7 沈全洪,徐端頤,齊國(guó)生,張啟程,胡恒,宋潔;高密度藍(lán)光存儲(chǔ)及其擴(kuò)展技術(shù)[J];光學(xué)技術(shù);2005年06期

8 陳志偉;潘建斌;;光存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展的回顧與展望[J];河南科技;2006年10期

9 姜桂元;元文芳;溫永強(qiáng);高鴻鈞;宋延林;;基于掃描探針顯微鏡(SPM)的高密度信息存儲(chǔ)[J];化學(xué)進(jìn)展;2007年06期

10 徐端頤;;我國(guó)光存儲(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ)研究的進(jìn)展[J];記錄媒體技術(shù);2006年02期

本文編號(hào)：2760845