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Zn-Sb7Te3薄膜光致相变特性研究——一种用于高速和低功耗的相变存储器候选材料
作者: irglass 时间: 2013-07-22 浏览:2,757 次

相变材料作为PRAM的存储介质,其性能优劣直接关系到器件特性的好坏。最为主流的Sb-Te材料因为具有较快的结晶速度而备受关注,但是它的结晶温度较低,非晶态热稳定较差,数据保持力得不到保障。本课题组重点开发Zn掺杂Sb7Te3薄膜,利用原位R-T,XRD,拉曼,可见-近红外光谱仪等分析了样品的结构,电学、热学和光学性能,同时结合相变静态检测仪精确地检测相变化材料的相转换特性,精确地确定最佳光信号的记录条件(最佳激光照射功率和最佳激光脉冲时间),以期望能获得高热稳定性、高速,低功耗的相变存储器功能材料。研究结果发现适量的Zn掺杂可以有效地抑制相分离,形成稳定的Sb2Te晶相,细化颗粒。此外,薄膜的结晶温度和结晶活化能均被增加,提高了薄膜的非晶热稳定性(如图1)。尤其是,Zn30.19(Sb7Te3)69.81薄膜表现出了更高的结晶温度(~258°C),更大的结晶活化能(~4.15eV),更好的十年数据保持力(保存十年的最高温度为~170.6°C),较宽的带隙(~0.73eV),高的晶态电阻。根据相变静态检测仪分析测试(如图2),可以发现在激光脉冲作用下,相比于传统的Ge2Sb2Te5薄膜,该Zn30.19(Sb7Te3)69.81薄膜表现出了较好的稳定性和较快的析晶速率。在一定的激光功率(70mW)作用下,最小结晶时间仅为~10ns. 该成果发表在国际著名期刊Appl.Phys.Lett.,103,031914 (2013),全文链接:http://dx.doi.org/10.1063/1.4816062

1 Zn掺杂Sb7Te3薄膜(a)电阻与温度的关系;(b)结晶活化能及10年数据保持力

激光脉冲作用下,反射率随激光功率和脉冲宽度的关系变化图(aGe2Sb2Te5bZn30.19(Sb7Te3)69.81