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近年来,信息和数据正随着人们广泛使用各种智能设备而迅速地增长。信息和数据的存储需要容量更大,速度更快,功耗更低的存储器。在目前新的存储技术中,相变存储器以其高速、高密度、低功耗等方面的明显优势,被视为下一代重要的非易失性存储器之一。但作为相变存储器关键组成部分的相变存储薄膜的性能却有待进一步改善。GeSbTe相变合金材料具有优良的性能而受到广泛的关注,对GeSbTe相变合金材料进行掺杂改性是获得高性能相变存储薄膜的有效途径之一。除此之外,寻找除了 GeSbTe相变合金材料之外的新的相变合金材料体系是获得高性能相变存储薄膜的另外一条有效途径。本论文基于以上两条途径,尝试获得高性能相变存储材料薄膜,主要研究工作和结果如下:1、利用电子束蒸发的薄膜制备方法制备了不同Zn掺杂浓度的Zn-GST薄膜和用于比对的纯的Ge2Sb2Te5(GST)薄膜,通过原位变温和恒温电阻测试的方法获得了薄膜方块电阻随温度变化关系并据此计算了薄膜的Kissinger结晶激活能,发现Kissinger结晶激活能的值会随着Zn掺杂浓度的提高而下降,Kissinger结晶激活能从掺Zn前的2.99eV下降至2.3eV,表明Zn掺杂可使GST薄膜从非晶到晶态的转变更易进行。器件的I-V测试表明在置位和复位特性方面锌掺杂的锗锑碲薄膜比纯锗锑碲薄膜具有更好的开关性能。通过加入一定量的锌组分,阈值电压有了极大地提高,这可以削弱在相变存储器读写操作中的互调效应。此外,运用相变动力学方法对Zn-GST薄膜的相变过程进行了拟合。2、利用电子束蒸发的薄膜制备方法制备了不同Zn含量的ZnxSbyTez(ZST)薄膜和用于比对的纯的GST薄膜,通过原位变温和恒温电阻测试的方法获得了薄膜方块电阻随温度变化关系并据此计算了薄膜的Kissinger结晶激活能。Zn518Sb3.75Te1.10(ZST531)薄膜的结晶温度高达300℃C,10年数据保持温度达191℃。使用ZST薄膜制作了相变存储器原型器件,器件的I-V测试表明ZST器件的阈值电压在2.4V,和GST薄膜的阈值电压比较接近。在脉冲激励的作用下,使用非常简单的三明治结构的ZST器件可以进行很多次的擦写和读取操作,导通和关断电阻态之比接近于10倍。3、利用KrF激光器对两种相变材料Ge2Sb2Te5和Zn5Sb3Te1薄膜进行激光晶化研究,利用原子力显微镜扫描得到不同激光强度、通过不同光栅时的两种相变材料Ge2Sb2Te5和Zn5Sb3Tei薄膜的表面形貌图进行比较。分析得出Ge2Sb2Te5薄膜的表面粗糙度起始时随着激光强度的增强而变大,随着激光强度的继续增强,表面粗糙度反而减小。因而在对Ge2Sb2Te5薄膜进行纳米加工时,选用的激光需要在一定范围内。然而,Zn5Sb3T1薄膜的表面粗糙度随着激光强度的增大而增大,且需要更高的激光能量。利用激光对相变材料进行纳米加工时,对比Zn5Sb3Tei薄膜和Ge2Sb2Te5薄膜的激光强度对其表面形貌的影响,可见对Zn5Sb3Tei薄膜进行纳米加工所要求的激光能量需要更高,表明Zn5Sb3Tei薄膜的非晶稳定性更好。4、对Ge2Sb2Te5薄膜进行了 TEM和拉曼光谱测试。从TEM图片可得晶化后的GST薄膜晶粒的尺寸直径大致为约8nm大小。使用GST作为功能层,在GST上下两个表面各真空镀上透明导电薄膜电极,上下表面的电极相互交叉,在上下电极上加不同电压。不同厚度的GST薄膜在加了不同电压之后,透射率和反射率都发生了不同程度的变化,150nm的薄膜加了不同的电压之后,透射率和反射率的变化均比较大。加的电压也不是越大越好,而是有一个合适的电压,在此电压下,透射率和反射率的变化最大。