本文關(guān)鍵詞：摻雜的銻蹄和鍺蹄相變薄膜的制備與性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科技進(jìn)步,計(jì)算機(jī)、手機(jī)等電子產(chǎn)品速度發(fā)展,存儲(chǔ)器作為這些產(chǎn)品必不可少的一部分,越來越突顯重要地位。磁存儲(chǔ)器和閃存(Flash存儲(chǔ)器),是目前最常見的兩種非易失性存儲(chǔ)器。閃存使用傳統(tǒng)的浮柵型存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu),以電荷作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)手段。浮柵存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)在尺寸微縮上受到它本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的影響,隨著尺寸的不斷微縮,終將難以突破更高的集成密度。人們正在尋找一種新的存儲(chǔ)技術(shù),能夠具有更高的容量/體積比,更高的讀/寫速度,更長(zhǎng)的保持時(shí)效,更低的能耗,更低的價(jià)格,取代閃存成為下一代存儲(chǔ)技術(shù)。研究指出,相變存儲(chǔ)技術(shù)作為一種新型非易失性存儲(chǔ)器,其讀寫速度十分可觀,并且數(shù)據(jù)保持能力優(yōu)秀,壽命長(zhǎng),功耗低,尺寸微縮性能不受電荷隧穿效應(yīng)的限制,并與現(xiàn)有的CMOS工藝相兼容。通過對(duì)相變材料施加不同脈寬、幅值的電壓脈沖對(duì)材料進(jìn)行寫/擦數(shù)據(jù)操作。目前用于制備相變存儲(chǔ)器件的較為成熟的材料是三元硫系化合物Ge2Sb2Te5(GST)。但是GST具有結(jié)晶溫度(Tc)、激活能(Ea)較低等缺點(diǎn),GST的數(shù)據(jù)保持性能較弱。研究指出某些二元硫系化合物具有更好的相變存儲(chǔ)性能,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,存儲(chǔ)速度快等。本研究工作選擇了兩種具有代表性的二元相變材料Sb2Te和GeTe4進(jìn)行了研究。通過對(duì)它們進(jìn)行摻雜,研究了摻雜對(duì)相變材料結(jié)構(gòu)與性能的影響。本研究主要工作如下：1)使用磁控濺射沉積工藝制備了二元化合物Sb2Te相變薄膜材料。采用貼合靶技術(shù)在Sb2Te薄膜材料中引入了不同組分的金屬鈦(Ti)。經(jīng)過EDS表征,得到各給組分薄膜分別為Sb2Te、Ti0.16Sb2Te、Ti0.27Sb2Te和Sb2Te研究發(fā)現(xiàn),隨著摻入Ti含量的增加,薄膜的結(jié)晶溫度(Tc)從Sb2Te的140℃逐漸提升,Ti0.16Sb2Te、Ti0.27Sb2Te、Ti0.64Sb2Te的Tc分別增加到153℃、159℃、 174 ℃。 Tc的提高預(yù)示著薄膜的熱穩(wěn)定性變得更好,數(shù)據(jù)保持能力得到了較好的提升。同時(shí)我們對(duì)各組分薄膜的相變激活能(Ea)進(jìn)行了推算。Sb2Te, Ti0.16Sb2Te和Ti0.64Sb2Te的Ea分別為1.90 eV,2.80 eV,2.97 eV,4.01 eV。更大的Ea表明,薄膜材料在沉積態(tài)下具有更高的熱穩(wěn)定性,數(shù)據(jù)保持性能越好。2)使用磁控濺射沉積工藝制備了二元化合物GeTe4相變薄膜材料。采用貼合靶技術(shù)在GeTe4薄膜材料中摻雜了不同的金屬元素,包括銅(Cu)、鋁(A1)、鈦(Ti)。研究了GeTe4薄膜及摻雜GeTe4薄膜的存儲(chǔ)性能。采用EDS表征了摻雜Cu的GeTe4各組分薄膜依次為GeTe4, Cu0.52GeTe4, Cu0.81GeTe4, Cu1.37GeTe4。對(duì)四種薄膜進(jìn)行電阻溫度依賴特性的表征,測(cè)得其Tc其別為260℃,241 ℃,234℃,225℃。 Tc逐漸下降,預(yù)示著摻入Cu后,薄膜的熱穩(wěn)定性降低,數(shù)據(jù)保持性能變?nèi)�。使用同樣的工�?在GeTe4薄膜摻入A1。使用EDS表征了薄膜材料分別為GeTe4, Al0.19GeTe4, Al0.33GeTe4, Al0.64GeTe4。它們的Tc分別為260 ℃,256 ℃,257 ℃,240 ℃。當(dāng)A1的摻雜含量不大時(shí),GeTe4薄膜的Tc變化不大,而摻入較多的A1會(huì)使GeTe4薄膜Tc下降。結(jié)果表明,摻入Cu和Al,對(duì)GeTe4薄膜相變特性改善意義不大。使用貼合靶工藝,通過磁控濺射制備了摻雜Ti的GeTe4薄膜,經(jīng)過EDS表征,其組分為Ti0.03GeTe4。 GeTe4, Ti0.03GeTe4薄膜的Tc分別為260℃,295℃。摻入Ti后GeTe4薄膜熱穩(wěn)定性提升,數(shù)據(jù)保持能力得到改善,但是摻入Ti后GeTe4薄膜沉積態(tài)電阻(RA)下降,結(jié)晶態(tài)電阻(Rc)增加,薄膜的開關(guān)阻態(tài)差異縮小。Ti摻雜對(duì)GeTe4薄膜有一定的改善,但是同時(shí)也使部分性能下降。
【關(guān)鍵詞】：銻碲化合物 鍺碲化合物 二元相變材料 摻雜
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-30
• 1.1 存儲(chǔ)器背景12-14
• 1.2 Flash存儲(chǔ)器14-16
• 1.3 相變存儲(chǔ)器16-22
• 1.3.1 相變存儲(chǔ)器概述16-21
• 1.3.2 相變存儲(chǔ)材料的性能優(yōu)化21-22
• 1.4 本論文的工作意義、目的和內(nèi)容22-24
• 參考文獻(xiàn)24-30
• 第二章 相變材料薄膜的制備及表征方法30-45
• 2.1 二元硫系化合物材料的制備工藝30-35
• 2.1.1 磁控濺射工藝介紹30-31
• 2.1.2 相變材料薄膜的制備31-33
• 2.1.3 二元硫系化合材料靶材的制備33-34
• 2.1.4 薄膜快速熱退火處理34-35
• 2.2 二元化合物相變材料薄膜的性能表征35-43
• 2.2.1 電阻隨溫度的變化特性(R-T特性)35-37
• 2.2.2 X射線衍射(XRD)37-38
• 2.2.3 X射線光電子能譜(XPS)38-40
• 2.2.4 原子力顯微(AFM)40-41
• 2.2.5 掃描電子顯微鏡(SEM)41-43
• 2.3 本章小結(jié)43-44
• 參考文獻(xiàn)44-45
• 第三章 Sb_2Te薄膜及其摻雜研究45-61
• 3.1 摻雜的銻碲相變材料的研究背景45
• 3.2 Sb_2Te及摻鈦后薄膜的制備和表征45-46
• 3.3 Sb_2Te及摻鈦后薄膜的結(jié)構(gòu)和性能表征46-56
• 3.3.1 Sb_2Te中的鈦摻雜組分的表征46-47
• 3.3.2 薄膜的結(jié)晶性能表征47-49
• 3.3.3 薄膜的X射線光電子能譜表征49-51
• 3.3.4 鈦摻雜的Sb_2Te薄膜的掃描電子顯微鏡分析51-52
• 3.3.5 薄膜的原子力顯微鏡表征分析52-53
• 3.3.6 薄膜的電阻依賴溫度的變化特性53-54
• 3.3.7 鈦摻雜的Sb_2Te薄膜的數(shù)據(jù)保持性能54-56
• 3.4 本章小結(jié)56-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 第四章 GeTe_4薄膜及其摻雜研究61-76
• 4.1 摻雜GeTe_4的相變材料研究背景61-62
• 4.2 GeTe_4薄膜及摻雜后的GeTe_4薄膜的制備62-63
• 4.3 GeTe_4薄膜及摻雜Cu的GeTe_4薄膜63-65
• 4.3.1 GeTe_4薄膜及摻雜Cu的GeTe_4薄膜的組分表征63-64
• 4.3.2 GeTe_4薄膜及摻雜Cu的GeTe_4薄膜的電學(xué)性能表征64-65
• 4.4 GeTe_4薄膜及摻雜Al的GeTe_4薄膜65-68
• 4.4.1 GeTe_4薄膜及摻雜Al的GeTe_4薄膜的組分表征65-66
• 4.4.2 GeTe_4薄膜及摻雜Al的GeTe_4薄膜的電學(xué)性能表征66-68
• 4.5 GeTe_4薄膜及摻雜Ti的GeTe_4薄膜68-71
• 4.5.1 GeTe_4薄膜及摻雜Ti的GeTe_4薄膜的組分表征68-69
• 4.5.2 GeTe_4薄膜及摻雜Ti的GeTe_4薄膜的電學(xué)性能表征69-70
• 4.5.3 GeTe_4薄膜及摻雜Ti的GeTe_4薄膜的結(jié)晶性能表征70-71
• 本章小結(jié)71-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 第五章 結(jié)論與展望76-79
• 5.1 結(jié)論76-77
• 5.2 展望77-79
• Publication List79-80
• 致謝80-82

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 胡孔剛;段興凱;滿達(dá)虎;丁時(shí)鋒;金海霞;;真空熔煉及熱壓燒結(jié)Sb_2Se_3熱電材料的微結(jié)構(gòu)研究[J];熱加工工藝;2012年14期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王國祥;新型Sb-Te基薄膜制備與相變性能研究[D];中國科學(xué)院研究生院（上海技術(shù)物理研究所）;2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李明;鍺系材料原位變溫結(jié)構(gòu)檢測(cè)及其相變機(jī)理探討[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：摻雜的銻蹄和鍺蹄相變薄膜的制備與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：404847