硫系相变材料Ge1Sb2Te4和Ge2Sb2Te5薄膜相变速度及电学输运性质研究

利用磁控溅射方法制备了Ge1Sb2Te4和Ge2Sb2Te5两种相变存贮材料的薄膜.原位X射线衍射(XRD)的结果表明,随着退火温度的升高,Ge1Sb2Te4和Ge2Sb2Te5薄膜都逐步晶化,材料结构发生了从非晶态到面心立方结构、再到六角密堆结构的转变.由衍射峰的半宽高可以看出,在达到第一次相变温度后,Ge2Sb2T...     

基于Ge_2Sb_2Te_5存储介质的相变存储器疲劳特性分析

相变存储器由于操作电压低,读取速度快,制造工艺简单且与成熟CMOS工艺兼容,被认为最有可能替代Flash成为主流非易失性存储器。相变存储介质在存储中体积变化是影响器件可靠性的一个重要因素。研究了相变存储器在疲劳测试中的电性特征,利用高分辨率透射电子扫描电镜及傅里叶转换分析方法,研究相变存储器疲劳测试后相变介质的微观结构。若底部电极与相变介质的接触存在纳米量级不平整,那么接触表面将产生大电流密度,造成过操作,产生明显的体积收缩比。可以预测在多次的写擦操作后将导致相变介质形成空洞,与底部接触电极脱附。因此,控制底部接触电极与相变介质接触形貌对器件疲劳特性有着至关重要的影响。     

Ge_2Sb_2Te_5相变存储单元瞬态结晶过程研究北大核心CSCD

研究了基于Ge2Sb2Te5的相变存储器单元的瞬态结晶过程,并通过高频示波器捕捉了瞬态结晶过程的电压波形,发现了在结晶过程中瞬态波形存在振荡现象,且振荡频率随时间和脉高变化具有一定规律。结晶完成后振荡现象消失,单元电阻转变为稳定的低阻,通过相变存储器的场致导电通道结晶模型很好地解释了该瞬态结晶现象。     

Ge_2Sb_2Te_5相变存储单元瞬态结晶过程研究

研究了基于Ge2Sb2Te5的相变存储器单元的瞬态结晶过程,并通过高频示波器捕捉了瞬态结晶过程的电压波形,发现了在结晶过程中瞬态波形存在振荡现象,且振荡频率随时间和脉高变化具有一定规律。结晶完成后振荡现象消失,单元电阻转变为稳定的低阻,通过相变存储器的场致导电通道结晶模型很好地解释了该瞬态结晶现象。     

Ge2Sb2Te5的电化学特性及化学机械抛光

从电化学角度研究了Ge2Sb2Te5薄膜在化学机械抛光液中的作用,以及不同的pH值和H2O2浓度下的电化学特性.采用Solartron SI1287电化学设备测试了Ge2Sb2Te5薄膜在溶液中的开路电位和动电位扫描.开路电位结果表明:Ge2Sb2Te5在pH值为10的抛光液中表现出钝化行为;而抛光液的pH值为11时,开始向活化转变;当pH值为12时,薄膜处于活化状态.在动电位扫描过程中,不同的pH值和H2O2浓度下,薄膜的扫描曲线形状相似,表明薄膜腐蚀具有相同的反应机理.自制碱性抛光液,对Ge2Sb2Te5薄膜进行化学机械抛光,用SEM和EDS对抛光后的结构进行分析.结果表明,通过CMP实现了Ge2Sb2Te5填充结构.     

Ge2Sb2Te5的电化学特性及化学机械抛光

从电化学角度研究了Ge2Sb2Te5薄膜在化学机械抛光液中的作用，以及不同的pH值和H2O2浓度下的电化学特性. 采用Solartron SI1287电化学设备测试了Ge2Sb2Te5薄膜在溶液中的开路电位和动电位扫描. 开路电位结果表明：Ge2Sb2Te5在pH值为10的抛光液中表现出钝化行为；而抛光液的pH值为11时，开始向活化转变；当pH值为12时，薄膜处于活化状态. 在动电位扫描过程中，不同的pH值和H2O2浓度下，薄膜的扫描曲线形状相似，表明薄膜腐蚀具有相同的反应机理. 自制碱性抛光液，对Ge2Sb2Te5薄膜进行化学机械抛光，用SEM和EDS对抛光后的结构进行分析. 结果表明，通过CMP实现了Ge2Sb2Te5填充结构.     

激光致晶态Ge2Sb2Te5相变介质的光学常数

利用椭偏仪和光谱仪研究了结晶程度对Ge2Sb2Te5相变薄膜光学常数的影响.当初始化仪转速固定时,随激光功率的增加,折射率基本随之减小,消光系数逐渐增大,透过率逐渐减小;当激光功率固定时,随转速的增大,折射率也随之增大,消光系数随之减小,透过率逐渐增加.非晶态与晶态间的变换、薄膜微结构的变化(包括原子间键合状态的变化)以及薄膜内残余应力是影响Ge2Sb2Te5相变薄膜复数折射率的主要原因.测量了CD-RW(可擦重写光盘)中Ge2Sb2Te5薄膜非晶态和晶态的反射率.     

激光致晶态Ge2Sb2Te5相变介质的光学常数

利用椭偏仪和光谱仪研究了结晶程度对Ge2Sb2Te5相变薄膜光学常数的影响.当初始化仪转速固定时,随激光功率的增加,折射率基本随之减小,消光系数逐渐增大,透过率逐渐减小;当激光功率固定时,随转速的增大,折射率也随之增大,消光系数随之减小,透过率逐渐增加.非晶态与晶态间的变换、薄膜微结构的变化(包括原子间键合状态的变化)以及薄膜内残余应力是影响Ge2Sb2Te5相变薄膜复数折射率的主要原因.测量了CD-RW(可擦重写光盘)中Ge2Sb2Te5薄膜非晶态和晶态的反射率.     

只读式超分辨光盘的膜层设计和分析

超分辨技术是一种无需减小记录波长或增大数值孔径而提高存储密度的方法。Ge Sb Te是一种良好的相变光存储材料 ,在超分辨光盘中可作为掩膜。利用多层膜反射率的矩阵法计算了掩膜为Ge2 Sb2 Te5薄膜的超分辨只读式光盘的光学参数与各膜层厚度之间的关系 ,最后得到了较为理想的膜层厚度匹配。采用磁控溅射法制备了只读式超分辨光盘 ,测量了光盘的光学性质。     

铁电随机存储器的研究进展

铁电薄膜与半导体集成技术相结合而发展起来的铁电存储器．以其高密度、高速度、非易失性及抗辐射性而大大优于目前任何一种半导体存储器。该文介绍了铁电存储器的存储原理、特点、基本存储单元、研究进展、应用及存在的问题，并指出1T结构的铁电随机存储器(FRAM)将会成为下一代随机存储器。     

侧墙技术在相变存储器中的应用

从相变存储器(phase change random access memory,PCRAM)的基本结构和工作原理出发,首先介绍了PCRAM的技术优势、面临的技术挑战、常用的解决策略以及存在的相应问题;接着阐述了在微电子加工中广泛应用的关键工艺——侧墙技术,并将其在PCRAM中的应用成果进行了分类;然后从加热电极的制备、相变材料限制结构的制备、新相变材料的制备与表征和器件间互联等4个方面展开叙述;最后展望了该技术在相变存储领域应用发展的趋势。侧墙技术因其具备自对准的特点,制备工艺可控性好,制备精度不依赖于光刻精度,在纳米技术飞速发展的今天,侧墙技术将会在更高精度上发挥其作用。     

硅离子注入对Ge2Sb2Te5结构和电阻的影响

采用磁控射频溅射法制备了Ge2Sb2Te5薄膜，利用离子注入法研究了硅掺杂对薄膜结构和电阻性能的影响. 研究发现，由于硅的掺杂，Ge2Sb2Te5薄膜的结构不仅保留了原有的面心立方低温晶相和六方高温晶相，而且出现了菱形六面体的Sb2Te3晶相；掺杂硅后，Ge2Sb2Te5薄膜的电阻有较大变化，晶态电阻的提高有利于降低非晶化相变过程的操作电流，薄膜电阻-温度稳定性的改善可保证有较宽的操作电流波动范围.     

生长温度对Ge2Sb2Te5薄膜的相变行为以及微观结构的影响

采用射频磁控溅射方法,分别在玻璃和具有本征氧化层的Si（100）基片上制备了Ge2Sb2Te5相变薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、紫外分光光度计等对薄膜进行了表征,研究了不同生长温度（室温～300℃）的Ge2Sb2Te5薄膜的表面形貌和结晶特性。分析结果表明：室温沉积的薄膜为非晶态;沉积温度为100℃～250℃时,薄膜转变为晶粒尺度约14nm的面心立方结构;300℃～350℃沉积的薄膜有少量的六方相出现。薄膜表面粗糙度随着沉积温度的升高逐渐递增,且薄膜的反射率变化与表面粗糙度有直接的关系。     

飞秒激光辐照Ge2Sb2Te5相变薄膜的拉曼光谱研究

室温下,采用磁控溅射镀膜系统在Si(100)基片上制备了Ge2Sb2Te5(GST)薄膜样品.对分别经过不同能量密度的飞秒激光辐照及经退火炉200℃退火处理的样品,进行拉曼光谱测试,通过分析其拉曼光谱峰位的变化来研究GST薄膜从非晶态到晶态转变的相变过程.随着辐照激光能量密度的增加,薄膜的拉曼峰位出现了定向移动.经20...     

制备条件对Ge2Sb2Te5薄膜电学性能的影响

研究了磁控溅射制备Ge2Sb2Te5薄膜时，制备条件诸如功率、气压等对薄膜性能的影响. 主要通过测量薄膜方块电阻随退火温度的变化情况，探索Ge2Sb2Te5薄膜的成长机理. 实验结果表明，不同溅射功率下制备的薄膜经不同温度退火后方块电阻没有明显的区别，而随着溅射气压的上升，薄膜方块电阻随退火温度的增加，下降的速率增加，意味着由面心立方结构转变为六方结构所需的结晶温度降低     

溅射参数对Ge_2Sb_2Te_5薄膜光学常数的影响

研究了溅射参数对 Ge2 Sb2 Te5 薄膜的光学常数随波长变化关系的影响 ,结果表明 :(1)当溅射功率一定时 ,随溅射氩气气压的增加 Ge2 Sb2 Te5 薄膜的折射率先增大后减小 ,而消光系数先减小后增大 .(2 )当溅射氩气气压一定时 ,对于非晶态薄膜样品 ,在 5 0 0 nm波长以下 ,折射率随溅射功率的增加先增加后减小 ,消光系数则逐渐减小 ;在 5 0 0 nm以上 ,折射率随溅射功率的增加逐渐减少 ,消光系数先减小后增加 .对于晶态薄膜样品 ,在整个波长范围折射率随溅射功率的增加先减小后增加 ,消光系数则逐渐减少 .(3)薄膜样品的光学常数都随波长的变化而变化 ,在长波     

初始化条件对Ge2Sb2Te5相变光盘反射率和载噪比的影响

Ge2 Sb2 Te5相变光盘的反射率对比度和载噪比受初始化条件影响很大。研究表明 ,反射率对比度在转速比较低时随功率增加而增大 ,而转速较高时随功率增加而减小 ;反射率对比度基本随转速增加而减小 ,不同波长处的反射率对比度相差比较大 ;载噪比随初始化功率和转速的增加都是先增大后减小 ;最佳初始化条件为 :功率为 110 0～ 130 0mW ,转速为 3 0～ 4 2m s。     

Hybrid State Engineering of Phase-Change Metasurface for All-Optical Cryptography

Chalcogenide material Ge₂Sb₂Te₅ (GST) has bistable phases, the so-called amorphous and crystalline phases that exhibit large refractive index contrast. It can be reversibly switched within a nanosecond time scale through applying thermal bias, especially optical or electrical pulse signals. Recently, GST has been exploited as an ingredient of all-optical dynamic metasurfaces, thanks to its ultrafast and efficient switching functionality. However, most of these devices provide only two-level switching functionality and this limitation hinders their application to diverse all-optical systems. In this paper, the method to expand switching functionality of GST metasurfaces to three level through engineering thermo-optically creatable hybrid state that is co-existing state of amorphous and crystalline GST-based meta-atoms is proposed. Furthermore, the novel hologram technique is introduced for providing the visual information that is only recognizable in the hybrid state GST metasurface. Thanks to thermo-optical complexity to make the hybrid state, the metasurface allows the realization of highly secured visual cryptography architecture without the complex optical setup. The phase-change metasurface based on multi-physical design has significant potential for applications such as all-optical image encryption, security, and anti-counterfeiting.