【摘要】：非晶半導體TeAsGeSi材料具有閾值開關特性,其可在外加電壓達到一定值時由高阻態(tài)瞬間轉變?yōu)閷☉B(tài),并在撤壓后回復高阻態(tài),此材料可作為選擇開關以薄膜形式應用于新型相變存儲器中,能大幅提高存儲速度、存儲密度和信息安全性。薄膜的性能取決于所使用靶材的質量,為制備出高致密度、成分均勻的高質量靶材,本文采用真空熱壓法,研究合金粉體原料、熱壓燒結工藝的不同對靶材性能的影響,分析燒結過程致密化機理。并將高性能靶材采用射頻磁控濺射法進行鍍膜實驗,表征薄膜性能以驗證靶材實用性。為研究不同晶態(tài)靶材性能的差異,采用不同結晶度的合金粉體為原料:熔煉后快速冷卻的合金粉體呈非晶態(tài),壓制的靶材表面孔洞較多,致密度較低;緩慢冷卻得到的粉體為多晶相,壓制的靶材表面平整,結構緊密,粉體及靶材都有As2GeTe4、GeTe、As、Si多晶相;結合粉體檢測結果確定燒結熱壓溫度不超過340℃。為優(yōu)化工藝條件,研究了不同保溫保壓時間對靶材性能的影響,計算了靶材晶相含量和主相晶粒尺寸,并以此為基礎分析了致密化機理:保溫保壓1h靶材致密度低,2h和3h處理時間的靶材致密度較高,均達理論值的99%以上,3h燒結靶材有少量As元素損失;燒結初期顆粒開始結合成層狀結構,熱壓作用下晶粒細化,中期平均晶粒尺寸長大,層狀結構緊密,致密度進一步提高。燒結后期靶材致密度降低,并有As元素損失,因此確定了最佳工藝為保溫保壓2h。為驗證靶材實用性,表征了薄膜性能:用高致密度的靶材可得到表面平整、厚度均勻、元素含量符合要求的薄膜;膜厚與鍍膜時間成正比,沉積速率與鍍膜功率成正比;熱處理薄膜可使其成分結晶,材料阻值發(fā)生巨大改變,但薄膜受熱易揮發(fā)損失;薄膜電流-電壓曲線顯示材料具有閾值開關特性,首次外加電壓達到5.92v時薄膜導通,阻值由6.8-7.1010Ωmm轉變?yōu)?.1·10-8Ω·mm,多次測試循環(huán)后薄膜仍保持閾值開關特性,且閾值電壓基本保持不變,薄膜應用性能良好。本文采用真空熱壓法,選用熔煉后緩冷得到的多晶粉體為原料,在壓力40MPa下升溫至340℃并保溫保壓2h,制備了成分分布均勻、達理論密度99.3%的高質量靶材,將其進行鍍膜實驗,薄膜具有可循環(huán)的閾值開關特性,驗證靶材可用于制備非晶半導體閾值開關層薄膜。
【圖文】：

由相變存儲器的作用原理，相變單元需要使用上下電極，對相變材料施加電壓導逡逑致相變和讀取數(shù)據(jù)，英特爾和美光公司研發(fā)的３ＤＸｐｏｉｎｔ內(nèi)存己經(jīng)面世，該技術的讀逡逑寫速度及存儲密度皆為閃存的１０００倍［９］。其單元結構如圖１．２所示，３Ｄ交叉的結構逡逑可簡化為上下兩電極中加入相變層薄膜和閾值開關層薄膜，這樣的結構極其簡單，大逡逑、邐大節(jié)省了空間和成本，此技術的問世必將帶來存儲界的新革命。逡逑３逡逑

料的閾值電壓和其電極厚度無關。因此有人提出，在熱理論中加入電子校正作用，即逡逑加入空間電荷的的流動，這種理論被稱為熱電理論，和熱理論不同的地方是，因為空逡逑間電荷流動的存在，導電絲的電阻只受場強影響。熱電理論示意圖如圖１．４所示：夕卜逡逑加場強達到一定值后，載流子數(shù)目增加，電極不能吸收更多電子，內(nèi)電場進一步增強，逡逑強電場引起材料兩端雙注入，，此過程大大降低了接觸和內(nèi)部電阻，器件達到導態(tài)［１９］。逡逑６逡逑
【學位授予單位】：北京有色金屬研究總院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN304.05

【參考文獻】

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1 于忠衛(wèi);徐駿;;半導體科學前沿之硅基光電集成[J];物理教師;2015年11期

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3 楊路;姜淑文;王志強;林海;;特種陶瓷燒結致密化工藝研究進展[J];材料導報;2014年07期

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本文編號：2636440