空位引入和氮掺杂对锗锑碲相变薄膜电学和光学性质的影响

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1、分类号：O484单位代码：10183研究生学号：2015432002密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）空位引入和氮掺杂对锗锑碲相变薄膜电学和光学性质的影响EffectofVacancyIncorporationandNitrogenDopingonElectricalandOpticalPropertiesofGe-Sb-TePhaseChangeFilms作者姓名：李超专业：材料物理与化学研究方向：超硬及功能薄膜材料指导教师：郑伟涛教授胡超权教授培养单位：材料科学与工程学院2018年5月空位引入和氮掺杂对锗锑碲相变薄膜电学和光学性质的影响EffectofV

2、acancyIncorporationandNitrogenDopingonElectricalandOpticalPropertiesofGe-Sb-TePhaseChangeFilms作者姓名：李超专业名称：材料物理与化学指导教师：郑伟涛教授胡超权教授学位类别：工学硕士答辩日期：2018年5月28日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。硕士学位论文原创性声明本人郑重

3、声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：2018年5月28日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数

4、据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：材料物理与化学论文题目：空位引入和氮掺杂对锗锑碲相变薄膜电学和光学性质的影响作者签名：指导教师签名：2018年5月28日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市前进大街2699号，吉林大学前卫校区，材料科学与工程学院，唐敖庆楼D区605室。邮编：130012作者联系电话：18686530315摘要空位引入和氮掺杂对锗锑碲相变薄膜电学和光学性质的影响摘要随着大数据时代的到来，存储器的性能面临着严峻的挑战，比如存储密度、存储速率和能量

5、损耗等。传统的动态随机存储器由于其有限的存储密度和过高的能耗无法满足高性能存储器的需求。寻找新型存储器是应对大数据带来挑战的唯一途径。电存储器和全光子存储器被认为是最有可能实现超高密度存储、高存储效率和低能耗的存储器。但是，目前这些存储器的研究中仍然存在以下问题：（1）对于电存储器来说，它被认为是最有前景的下一代存储器候选者，然而，电阻漂移仍是阻碍其发展的问题之一。首先，电阻漂移机理存在分歧。一些人认为电阻漂移起源于结构弛豫引起的带隙变宽；另一些人认为电阻漂移起源于带隙中缺陷态的减少引起的费米能级位置的改变。其次，目前报道的相变薄膜的电阻漂移指数最低值在0.05~0

6、.06之间，距离理想值0.01较远，怎样有效降低电阻漂移的思路尚未提出。（2）对于全光子存储器来说，它可以突破目前电子计算机中存在的冯-诺依曼瓶颈，避免电-光信号的转换从而大幅度提高存储速率。但是目前存储器的占空较大，研究表明通过降低激光波长可以降低占空。遗憾地是，相变材料在紫外-可见光范围内消光系数比较大，这会带来很高的能量损耗。因此，寻找较低消光系数的相变材料对全光子存储器的发展是至关重要的。现有研究表明掺杂是改变相变材料消光系数的手段之一，但是如何降低相变材料在紫外-可见波段范围内的消光系数及背后的机制研究尚未开展。针对以上问题，我们通过实验和理论计算相结合的

7、方法开展了以下两个方面的研究：（1）针对电阻漂移物理机制与降低途径的研究。本研究首次利用类氢模型揭示了电阻漂移的机理，发现电阻漂移起源于结构弛豫引起的介电系数和电子束缚能变化，电阻漂移指数与介电系数倒数成正比关系；提出了大幅度降低电阻漂移的新思路：提高介电系数的热稳定性。通过两组实验证明了我们的新思路是完全可行的，当空位浓度为20%且氮掺杂含量为10.9%时，薄膜具有最低的电阻漂I吉林大学硕士毕业论文移指数0.023，比文献中报导的最佳结果（0.050）还好一倍。本研究揭示了电阻漂移与介电系数的定量关系并提出了抑制电阻漂移的新思路，这对寻找高稳定高存储密度的相变