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硫系相变型半导体存储材料的制备与表征

作　者: 姜文娟
导　师: 程晓农
学　校: 江苏大学
专　业: 材料学
关键词: 相变型半导体存储器 相变材料 固相法 正交晶系 Sb-Se Sb-Te Ge-Sb-Te
分类号: TN304
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


自从硫系合金薄膜被报道可用于相变数据存储之后,相变存储技术就很快被开发出来,并与于20世纪80年代得到了迅速的发展。相变材料的优劣直接影响着相变存器件的研究,研究和开发性能优良的相变材料就成为了发展相变存储技术的核心。而硫系化合物正是这样一组重要的相变型存储材料,特别是Ⅴ-Ⅵ族二元和Ge（锗）-Ⅴ-Ⅵ族三元化合物,因其纳米晶态半导体因具有较大的表面积比、较高的活性、特殊的电学和光学性能,引起了科学界的广泛关注。本文采用固相法,以单质Ge、Sb（锑）、Te（碲）和Se（硒）金属粉末为原料,合成了Sb-Se,Sb-Te和Ge-Sb-Te系列相变材料,研究了材料合成的工艺条件,分析表征了制备材料的形貌和结构特点,主要研究内容与结构如下:（1）对材料的成分配比与制备工艺进行了优化设计,制备Sb-Se系材料最佳温度为700℃,Sb-Te系为750℃,Ge-Sb-Te系为1100℃;（2）测试表征了Sb-Se系列材料,分析了元素比例,烧结温度和不同的冷却方式对材料的制备的影响,根据结果推断出稳定性按Sb2Se3空冷→Sb2Se3炉冷→SbSe→Sb1Se4→Sb4Se1依次递减;（3）测试表征了Sb-Te系列材料,配比接近2:3比例的样品衍射峰较强,产物为Sb2Te3正交晶系块体材料,65-3678结构,R-3m空间群。配比达到Sb9Te1时产物为六方晶系Sb7Te1,P-63m空间群;（4）Ge掺杂后Sb2Te3的晶胞结构没有改变,依然是典型的R-3m斜方晶系,曲线以Ge1Sb4Te7、GeSb2Te4和Ge2Sb2Te5渐强顺序向右发生小角度推移,热稳定性逐次提高。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章 绪论  11-29
  1.1 相变型半导体存储器  11
  1.2 C-RAM的工作原理  11-13
  1.3 C-RAM研究历程  13-14
  1.4 C-RAM器件中的几个关键问题  14-19
  1.5 C-RAM的存储材料要求  19-21
  1.6 C-RAM的存储材料研究现状  21-23
    1.6.1 In-Ag-Sb-Te四元合金相变材料  22
    1.6.2 掺杂合金相变材料  22-23
  1.7 相变型半导体存储材料的制备方法  23-27
    1.7.1 热蒸发法  23
    1.7.2 溅射法  23-24
    1.7.3 固相微波合成法  24-25
    1.7.4 水热合成法  25
    1.7.5 模板法  25-26
    1.7.6 电化学沉积法  26-27
  1.8 本论文选题思想及研究内容  27-29
第二章 实验器材及方法  29-32
  2.1 实验设备  29
  2.2 制备方法  29-30
    2.2.1 实验材料  29-30
    2.2.2 制备  30
  2.3 材料表征  30-31
    2.3.1 材料热性能分析  30-31
    2.3.2 材料物相结构分析与微观形貌表征  31
  2.4 本章小结  31-32
第三章 SB-SE硫系化合物的制备和表征  32-43
  3.1 结果与讨论  33-41
    3.1.1 管壁产物形貌分析  33-35
    3.1.2 Sb_2Se_3微米管结构表征  35-37
    3.1.3 Sb-Se结晶块体结构表征  37-38
    3.1.4 热分析  38-40
    3.1.5 拉曼分析  40-41
  3.2 本章小结  41-43
第四章 SB-TE系材料的制备研究  43-50
  4.1 实验部分  43-44
    4.1.1 Sb-Te材料制备  43-44
  4.2 结果与讨论  44-49
    4.2.1 产物形貌分析  44-46
    4.2.2 结晶块体结构表征  46-47
    4.2.3 Sb-Te系合金DSC分析  47-48
    4.2.4 拉曼分析  48-49
  4.3 本章小结  49-50
第五章 GE-SB-TE系材料的制备研究  50-55
  5.1 实验部分  50-51
    5.1.1 Ge-Sb-Te材料制备  50-51
  5.2 表征及结果讨论  51-54
    5.2.1 Ge-Sb-Te相变材料的XRD研究结果  51-52
    5.2.2 Ge-Sb-Te系合金DSC分析  52-54
  5.3 本章小结  54-55
第六章 结论  55-56
第七章 展望  56-57
参考文献  57-60
攻读硕士期间完成的学术论文  60-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 一般性问题 > 材料
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