本文關(guān)鍵詞：相變存儲器用Mg摻雜硫族化合物性能的研究

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【摘要】：隨著人類社會的飛速發(fā)展,電子產(chǎn)品市場對存儲器的要求與日俱增。閃存是目前世界上最主流的存儲器,但是進入45nm技術(shù)節(jié)點后,器件的大小將難以進一步縮小,其發(fā)展已經(jīng)遭遇技術(shù)瓶頸的困擾。因此,世界各大半導體公司都在研發(fā)新型的存儲器。相變存儲器因具有讀取速度快、可擦寫次數(shù)高、功耗低、與COMS工藝兼容的優(yōu)勢,逐漸成為非常有潛力的新型存儲器。本論文從相變所需的材料入手,對目前相變存儲器材料出現(xiàn)的一些問題,制備了幾種Mg摻雜的新型相變存儲材料,并對其進行結(jié)構(gòu)和性能的研究,通過優(yōu)化期望找出最有潛力的薄膜組分作為存儲介質(zhì)。主要進行了以下幾方面的研究:(1)制備了Mg-ZnSb薄膜,主要對薄膜的結(jié)構(gòu)和電學特性進行了系統(tǒng)性的研究。研究表明摻雜Mg元素后,經(jīng)過XPS測試顯示,Mg元素已經(jīng)和ZnSb形成了Mg-Zn、MgSb新鍵。薄膜的晶化溫度由257 oC升高到278 oC。但是薄膜的晶態(tài)電阻、非晶態(tài)電阻以及電阻的開關(guān)比卻在不斷減小。(2)通過對Mg-Ge-Te薄膜體系的研究表明Mg元素已經(jīng)摻雜到Ge2Te薄膜中,破壞了原來的Ge-Te鍵形成Mg-Ge和Mg-Te新鍵。由于Mg元素的摻雜,薄膜的晶化溫度、晶態(tài)電阻、非晶態(tài)電阻相對于Ge2Te薄膜都有了一定的提升,并且電阻的開關(guān)比也增大了。此外,Mg元素還提升了相變速率,并且Mg元素含量越多相變速率也越快。其中Mg14.2(Ge2Te)85.8薄膜的晶化溫度是236oC,開關(guān)比是1.6×108。(3)通過對Mg-Sb-Te薄膜體系的研究發(fā)現(xiàn)Mg對Sb2Te、Sb7Te3和Sb4Te幾個組分的薄膜的性能都有一定的的改變。Mg元素引入后,Mg與Sb、Te都成鍵,這些新鍵的形成有助于薄膜的結(jié)晶溫度和非晶態(tài)穩(wěn)定性的提升。同時摻雜Mg元素后,薄膜的析晶過程受到抑制,Mg元素分布在晶粒周圍抑制了晶粒的增長。根據(jù)激光誘導平臺測試結(jié)果表明,Mg元素提升了相變速率,不論是晶化開始時間還是晶化結(jié)束時間都大大縮短了。此外,還發(fā)現(xiàn)隨著Sb含量的增加晶化開始的時間和晶化結(jié)束的時間也在不斷減少。Mg21.5(Sb2Te)78.5、Mg22.7(Sb7Te3)77.3、Mg19.8(Sb4Te)80.2薄膜的晶化溫度是183?C、176?C、187?C,結(jié)晶化結(jié)束時間是55ns、55ns、20ns。通過對各個體系的組分進行分析發(fā)現(xiàn),薄膜的最優(yōu)組分是Mg元素含量大約在20%左右的時候。Mg元素不但能夠使Sb-Te基薄膜的穩(wěn)定性有一定的改善,還能夠使薄膜的晶化速率遠遠快于GST(250ns),這樣解決了相變速率慢、穩(wěn)定不好的問題。
【關(guān)鍵詞】：相變存儲器 電學特性 Mg摻雜 ZnSb Ge2Te Sb-Te
【學位授予單位】：寧波大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 引言10-11
• 緒論11-22
• 1.1 閃存11-12
• 1.2 幾種新型非易失性存儲器及其性能的比較12-15
• 1.2.1 鐵電存儲器12-13
• 1.2.2 磁隨機存儲器13
• 1.2.3 相變存儲器13-15
• 1.2.4 非易失性存儲器的性能比較15
• 1.3 相變存儲器的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 相變存儲材料17-19
• 1.4.1 相變材料的要求17-18
• 1.4.2 相變存儲材料的發(fā)展歷程18-19
• 1.5 相變存儲器面臨的問題19-20
• 1.6 本論文的研究意義及內(nèi)容20-22
• 2 實驗和分析測試方法22-25
• 2.1 薄膜樣品制備及熱處理22
• 2.1.1 薄膜樣品制備22
• 2.1.2 薄膜熱處理22
• 2.2 材料性能表征22-25
• 2.2.1 薄膜膜厚測試22-23
• 2.2.2 組分測試23
• 2.2.3 原位電阻測試23
• 2.2.4 光學帶隙測試23
• 2.2.5 顯微結(jié)構(gòu)分析23-24
• 2.2.6 激光誘導分析24-25
• 3 Mg-Zn-Sb相變材料的光電性能及結(jié)構(gòu)研究25-29
• 3.1 薄膜樣品的制備25
• 3.2 Mg-ZnSb相變薄膜的結(jié)構(gòu)分析25-27
• 3.3 Mg-ZnSb相變薄膜的電學特性27-28
• 3.4 本章小結(jié)28-29
• 4 Mg-Ge-Te相變材料的光電性能及結(jié)構(gòu)研究29-36
• 4.1 薄膜樣品的制備29
• 4.2 Mg-Ge-Te相變材料的結(jié)構(gòu)分析29-32
• 4.3 Mg-Ge-Te相變材料的電學特性32-33
• 4.4 Mg-Ge-Te相變材料的光學特性33-34
• 4.5 本章小結(jié)34-36
• 5 Mg-Sb-Te相變材料的光電性能及結(jié)構(gòu)研究36-62
• 5.1 薄膜樣品的制備36-37
• 5.2 Mg-Sb_2Te相變薄膜的結(jié)構(gòu)及性能37-46
• 5.2.1 結(jié)構(gòu)分析37-40
• 5.2.2 電學特性40-41
• 5.2.3 熱學特性41-43
• 5.2.4 光學特性43-46
• 5.3 Mg-Sb_7Te_3相變薄膜的結(jié)構(gòu)及性能46-53
• 5.3.1 結(jié)構(gòu)分析46-48
• 5.3.2 電學特性48-49
• 5.3.3 熱學特性49-50
• 5.3.4 光學特性50-53
• 5.4 Mg-Sb_4Te相變薄膜的結(jié)構(gòu)及性能53-60
• 5.4.1 結(jié)構(gòu)分析53-56
• 5.4.2 電學特性56
• 5.4.3 熱學特性56-57
• 5.4.4 光學特性57-60
• 5.5 本章小結(jié)60-62
• 6 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 研究總結(jié)62-63
• 6.2 工作展望63-64
• 參考文獻64-70
• 在學研究成果70-71
• 致謝71-72

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 汪昌州;翟繼衛(wèi);姚熹;;基于相變存儲器的相變存儲材料的研究進展[J];材料導報;2009年15期

，

本文編號：735685