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摘要：相变存储器具有读写速率快、可靠性高、微缩能力强等优点,因而被认为是最有希望替代闪存的下一代通用非易失性存储器。目前相变存储器的探讨中亟待解决的不足是降低器件功耗以提升器件集成密度,而解决该不足的一种思路即是改善作为相变存储器存储介质的GeSbTe合金的性质。对GeSbTe合金进行掺杂是改善其性质的一种常见手段,本论文即对Si掺杂Ge2Sb2Te5(Si-GST)的热致相变历程、表面形貌和结构进行探讨,并将所得结果与GST薄膜所得结果进行比较浅析。本论文所得结果如下：1、本论文利用电子束蒸发的策略制备了GST和不同掺杂浓度的Si-GST薄膜,在原位变温电阻测试历程中发现随着Si掺杂浓度的增加,GST薄膜的结晶温度和晶态电阻也会随之提升,表明Si掺杂会提升GST薄膜的非晶态热稳定性,并降低PCRAM器件功耗。2、根据变温电阻测量结果,我们估算了GST和Si-GST薄膜的结晶激活能和非晶电导激活能,并发现两种激活能的值均会随着Si掺杂浓度的提升而上升,结晶激活能以掺Si前的2.99eV升高至4.09eV,表明Si掺杂可使GST薄膜非晶态热稳定性提升,而非晶电导激活能则以掺Si前的0.404eV增加至0.431eV,说明Si掺杂会转变非晶态GST薄膜的能带结构。3、通过原位恒温电阻测试的策略,本论文发现在同样的退火温度下Si-GST薄膜需要更长的退火时间完成晶化历程,表明Si-GST有更好的非晶态热稳定性。而对薄膜晶化时间的浅析则表明,Si掺杂会略微降低GST薄膜的结晶速率。4、根据原位恒温电阻测试结果,本论文对GST和Si-GST薄膜结晶模型进行了浅析,浅析结果表明GST薄膜的晶化历程接近于Wiener上界模型,而Si-GST薄膜的晶化历程则与球状结晶模型相似。进一步的,对GST和Si-GST薄膜的JM曲线浅析则表明在掺Si之后,薄膜的Avrami系数以2.70左右显著降低约1.30,而结晶激活能则以3.11eV升高至4.17eV。5、列GST和Si-GST薄膜形貌表征结果如下：利用原子力显微镜(AFM)对晶化前后的GST和Si-GST薄膜表面扫描,结果表明在薄膜表面有颗粒物有着,颗粒物的数目会随着Si掺杂浓度的提升而增加,并且Si-GST薄膜在晶化后其表面颗粒物数目会显著增加,这表明掺Si后GST薄膜内部结构发生了变化且这种变化走势在晶化之后更为显著。通过透射电子显微镜(TEM)照片,本论文在晶化后的Si-GST薄膜内部观察到富Si层包裹GST区域的现象。6、比较GST和Si-GST薄膜的拉曼光谱可发现Si-GST薄膜的拉曼峰有着不同程度的蓝移和展宽,该结果说明在Si-GST薄膜中GST晶粒会受到压应力的作用,进一步的浅析则表明该压应力应来自于富Si层的挤压作用并导致Si-GST薄膜性质和GST薄膜相比有所不同。关键词：相变存储器论文GeSbTe合金论文Si掺杂论文原位电阻测试论文形貌表征论文拉曼光谱论文
摘要4-6
Abstract6-8
目录8-10
第一章 绪论10-23
1.1 相变存储器背景介绍10-12
1.1.1 相变存储器进展概况10-11
1.1.2 相变存储器的工作原理11-12
1.2 硫系相变材料12-16
1.2.1 硫系相变材料探讨概况13-14
1.2.2 Ge_2Sb_2Te_5结构概述14-16
1.3 改善相变材料相变特性的策略16-18
1.4 本论文主要工作18-19
SbTe薄膜结晶模型浅析35-412.4.3 Si掺杂GeSbTe薄膜的JM曲线浅析41-46
2.5 本章小结46-48