硫系相变型半导体存储材料的制备与表征

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自从硫系合金薄膜被报道可用于相变数据存储之后,相变存储技术就很快被开发出来,并与于20世纪80年代得到了迅速的发展。相变材料的优劣直接影响着相变存器件的研究,研究和开发性能优良的相变材料就成为了发展相变存储技术的核心。而硫系化合物正是这样一组重要的相变型存储材料,特别是Ⅴ-Ⅵ族二元和Ge(锗)-Ⅴ-Ⅵ族三元化合物,因其纳米晶态半导体因具有较大的表面积比、较高的活性、特殊的电学和光学性能,引起了科学界的广泛关注。本文采用固相法,以单质Ge、Sb(锑)、Te(碲)和Se(硒)金属粉末为原料,合成了Sb-Se,Sb-Te和Ge-Sb-Te系列相变材料,研究了材料合成的工艺条件,分析表征了制备材料的形貌和结构特点,主要研究内容与结构如下:(1)对材料的成分配比与制备工艺进行了优化设计,制备Sb-Se系材料最佳温度为700℃,Sb-Te系为750℃,Ge-Sb-Te系为1100℃;(2)测试表征了Sb-Se系列材料,分析了元素比例,烧结温度和不同的冷却方式对材料的制备的影响,根据结果推断出稳定性按Sb2Se3空冷→Sb2Se3炉冷→SbSe→Sb1Se4→Sb4Se1依次递减;(3)测试表征了Sb-Te系列材料,配比接近2:3比例的样品衍射峰较强,产物为Sb2Te3正交晶系块体材料,65-3678结构,R-3m空间群。配比达到Sb9Te1时产物为六方晶系Sb7Te1,P-63m空间群;(4)Ge掺杂后Sb2Te3的晶胞结构没有改变,依然是典型的R-3m斜方晶系,曲线以Ge1Sb4Te7、GeSb2Te4和Ge2Sb2Te5渐强顺序向右发生小角度推移,热稳定性逐次提高。
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