论文部分内容阅读
相变存储技术是存储技术的一个重要分支。尤其是相变电存储技术在近年来发展的异常迅速,近年来受到了广泛的关注。Ge2Sb2Te5是目前使用最广泛的相变存储材料,对Ge2Sb2Te5相变性能的把握有着理论和实用的双重意义。本文正是围绕着这一点而展开的。
论文在开始的部分,简述了存储技术的发展;介绍了相变存储的光、电两分支;对相变存储原理做了定性的描述;提出了目前相变存储技术在发展上遇到的种种问题。
在第二章里,我们介绍了脉冲激光沉积法这一常用的制膜方法。分析了将这一方法使用在制备相变合金薄膜上的优势,用研究结果证实了以脉冲激光沉积法制备出来的样品,其微结构,表面形貌,电性能,相变温度等性能和使用其它方法制备出来的相比,并没有明显的差别。在本组以前的研究中,确定了制备过程中最佳的激光能量。我们继续了以前的工作,确定了另一重要参数-气氛压强,并进一步完全确定了实验室条件下脉冲激光沉积法制备Ge2Sb2Te5合金薄膜的参数,保证了成膜的质量。
内耗是结构敏感的量,是研究材料结构、缺陷和相变的有用手段。第三章首先讨论了内耗法研究Ge2Sb2Te5相变的可行性、特点和优势。使用音频内耗仪首次对硅衬底上的Ge2Sb2Te5薄膜的力学谱进行了初步的测量。发现非晶Ge2Sb2Te5薄膜在室温至400℃升温过程中观察到两个内耗峰,P1峰的峰位在150℃左右,P2峰的峰位在300℃左右之间。而对fcc相的Ge2Sb2Te5薄膜进行内耗测试时P1峰不出现,若对具有hex相结构的Ge2Sb2Te5薄膜进行内耗测量,P1、P2峰均不出现,说明P1峰与Ge2Sb2Te5的非晶相到立方相(amo→fcc)转变有关;而P2峰与Ge2Sb2Te5薄膜的立方相到六方相(fcc→hex)转变有关。实验表明,P1峰及P2峰的位置和升温速率有关,满足Kissinger关系式。测得了P1峰P2峰对应的激活能。另外实验结果表明,Ge2Sb2Te5在等温退火的相变过程中满足关系式Q-1(t)=Q-1(∞)+[Q-1(∞)-Q-1(0)]exp(-t/τ)。据我们所知这是第一次用力学谱方法对Ge2Sb2Te5薄膜相变进行的研究,为进一步研究打下了一定的基础。
氮掺杂是半导体行业制造相变存储器常用的技术。第四章里,我们介绍了氮掺杂的目的和效果。提出了在连续变温条件下用电阻率和力学谱两个手段来研究表征氮掺杂后Ge2Sb2Te5合金相变性质的改变。给出了掺杂前后材料电阻率变化的对比,对这一方面的研究做出了有力的补充。内耗测量方面,做出了初步的结果,对以后的实验发展提出了构想。