本文選題：相變薄膜材料 + 摻雜�。� 參考：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：硫系相變薄膜具有快速、可逆的相轉(zhuǎn)變特性,這些優(yōu)異的特性引起了科學(xué)家對它們的廣泛關(guān)注。其中,Ge_2Sb_2Te_5和Sb_2Te_3是硫系相變材料中具有代表性的兩種薄膜材料,它們非晶態(tài)與結(jié)晶態(tài)時呈現(xiàn)了光學(xué)性質(zhì)與電學(xué)性質(zhì)的顯著差異。這些顯著的差異使其廣泛應(yīng)用在光存儲及電存儲領(lǐng)域。但是,即便如此,這兩種硫系相變薄膜材料仍存在著很多的不足:(1)對于Ge_2Sb_2Te_5相變薄膜材料:先前的研究主要集中在非晶Ge_2Sb_2Te_5薄膜的光學(xué)和電學(xué)性能上,對力學(xué)性能的研究比較少;Urbach帶尾寬度(E_0)是一個很重要參數(shù),它決定了非晶半導(dǎo)體薄膜透射和吸收等許多光學(xué)特性,但是對非晶Ge_2Sb_2Te_5薄膜的E_0尚未很好地探索;離子轟擊對非晶Ge_2Sb_2Te_5薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響尚未報道。(2)對于Sb_2Te_3相變薄膜材料:Ag摻雜到硫系相變薄膜中,關(guān)于非晶態(tài)熱穩(wěn)定性的報道結(jié)果出現(xiàn)了矛盾,需要澄清;光學(xué)帶隙顯著影響薄膜的光學(xué)性質(zhì),所以研究薄膜光學(xué)帶隙很有必要;此外,相變薄膜非晶態(tài)電阻與結(jié)晶態(tài)電阻比值(Ra/Rc)顯著影響薄膜材料的多級存儲性能,但是Ag對它的影響規(guī)律和機制探討尚不明確。針對以上問題,開展了如下兩方面的研究:(1)N引入及偏壓對Ge_2Sb_2Te_5薄膜鍵合結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)的影響;(2)Ag引入對Sb_2Te_3薄膜鍵合結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)的影響。利用磁控濺射方法,以Ar、N2為放電氣體,制備了Ge_2Sb_2Te_5薄膜、含氮Ge_2Sb_2Te_5薄膜、Sb_2Te_3薄膜、含銀Sb_2Te_3薄膜。通過能量色散X射線譜(EDS)、X射線衍射(XRD)、傅立葉紅外變換光譜(FTIR)、拉曼光譜(Raman)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外-可見-近紅外分光光度計(UVVIS-NIR)、表面輪廓儀、納米壓痕儀、四探針測試系統(tǒng)等手段表征薄膜的鍵合結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)。主要的發(fā)現(xiàn)點如下:(1)薄膜生長過程中,適當(dāng)?shù)碾x子轟擊引起Ge_2Sb_2Te_5薄膜結(jié)晶。但當(dāng)N引入后,無論怎樣的離子轟擊都不能使薄膜結(jié)晶,原因是高鍵能Ge-N鍵的形成,提高了結(jié)晶激活能;適當(dāng)?shù)碾x子轟擊提高了Ge_2Sb_2Te_5薄膜的硬度,歸因于轟擊引起薄膜致密化。過高離子轟擊使Ge_2Sb_2Te_5薄膜硬度降低,歸因于轟擊引起薄膜缺陷增加。N引入導(dǎo)致Ge_2Sb_2Te_5薄膜硬度增加,歸因于強的Ge-N鍵的形成。離子轟擊引起Ge_2Sb_2Te_5薄膜E_0先降低后增加,歸因于薄膜無序度的變化;N引入引起Ge_2Sb_2Te_5薄膜的E_0增加歸因于介電常數(shù)的降低。對于Ge_2Sb_2Te_5薄膜和含氮Ge_2Sb_2Te_5薄膜,薄膜電阻隨著退火溫度的增加經(jīng)歷緩慢降低和突然降低等階段。(2)適當(dāng)?shù)腁g被引入時,含銀Sb_2Te_3薄膜結(jié)晶;但是當(dāng)更多的Ag被引入時,含銀Sb_2Te_3薄膜又從結(jié)晶狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷顟B(tài),這歸因于體系結(jié)晶激活能的先降低后增加。在0—7.1%之間時,隨Ag引入量的增加,含銀Sb_2Te_3薄膜帶隙增加,這歸因于Ag的引入降低了缺陷態(tài)密度;然而,在24.8%—52.2%之間時,隨著Ag引入量的增加,帶隙降低,這歸因于薄膜中過多Ag的存在。Ag引入量在24.8%—52.2%之間時,隨著薄膜中Ag含量的增加,Ra/Rc增加,歸因于非晶態(tài)時薄膜帶隙與晶態(tài)時薄膜帶隙比值(E_(opt)(a)/E_(opt)(c))的增加。
[Abstract]:Ge _ 2Sb _ 2Te _ 5 and Sb _ 2Te _ 3 are widely used in the field of optical storage and electrical storage . In this paper , the properties and properties of Ge _ 2Sb _ 2Te _ 5 films have been studied by means of energy dispersive X - ray spectroscopy ( EDS ) , X - ray diffraction ( XRD ) , Fourier transform spectroscopy ( FTIR ) , Raman spectroscopy , scanning electron microscopy ( SEM ) , ultraviolet - visible - infrared spectroscopy ( UVVIS - NIR ) , surface profilometer , nano - indentation instrument and four - probe test system . ( 2 ) When appropriate Ag is introduced , the silver - containing Sb _ 2Te _ 3 thin film is crystallized ; however , when more Ag is introduced , the silver - containing Sb _ 2Te _ 3 thin film is changed from the crystalline state to the amorphous state , which is attributed to the increase of the amount of Ag in the thin film .
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.2

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本文編號：1993050