掺杂对锗锑碲薄膜非晶—立方—六方相变、电学和光学性质的影响

《掺杂对锗锑碲薄膜非晶—立方—六方相变、电学和光学性质的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：O484单位代码：10183研究生学号：2015432018密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）掺杂对锗锑碲薄膜非晶-立方-六方相变、电学和光学性质的影响Amorphous-Cubic-HexagonalPhaseTransition,ElectricalandOpticalPropertiesofDopedGermaniumAntimonyTelluriumFilms作者：于晓专业：材料物理与化学研究方向：超硬及功能薄膜材料指导教师：胡超权教授培养单位：材料科学与工程学院2018年05月掺杂对锗锑碲薄膜非晶-立

2、方-六方相变、电学和光学性质的影响Amorphous-Cubic-HexagonalPhaseTransition,ElectricalandOpticalPropertiesofDopedGermaniumAntimonyTelluriumFilms作者姓名：于晓专业名称：材料物理与化学指导教师：胡超权教授学位类别：工学硕士答辩日期：2018年05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

3、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。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：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。除文中己经注明引用的内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，均己在文中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：曰期：ＹＪ年月扣曰／吹摘要掺杂对锗锑碲薄膜非晶-立方-六方相变、电学和光学性质的影响摘要

4、硫系相变薄膜可以在非晶与结晶态之间快速且可逆地转变，并伴随着电学和光学性质的显著变化，人们利用这些性质将其应用在电学存储（如相变存储器）和光学存储（蓝光光盘、DVD和CD等）中。然而这些存储器仅利用了非晶与立方相之间的电学/光学差异实现了二级存储，难以满足大数据时代对高密度存储器的新要求。已有研究表明高温退火能够引发Ge2Sb2Te5薄膜从非晶到立方再到六方相的二次相变。如果利用了非晶与立方相以及立方相与六方相之间的电学/光学差异，有望实现多级存储，大幅度提高存储密度。但仍存在以下问题：（1）对于电学存储来说：Ge2Sb2Te

5、5薄膜在非晶、立方相和六方相时分别呈现高电阻、中间电阻和低电阻三个状态，但中间电阻态的温度区间窄，电阻下降速率大，导致中间电阻态的控制十分困难，读取数据的分辨率很差。（2）对于光学存储来说：Ge2Sb2Te5薄膜在非晶，立方相和六方相时分别呈现低反射、中间反射和高反射三个状态，但是立方相和六方相之间的反射率对比度较低（~8%），无法满足商业上的存储要求（~15%）。此外，立方相与六方相之间反射差异的物理机制尚不明确。针对以上问题，我们利用磁控溅射方法制备了氮掺杂和银掺杂的锗锑碲薄膜。采用高分辨透射电镜、X射线衍射仪、X射线光电

6、子能谱、四点探针测试系统、紫外-可见-近红外光谱仪和傅立叶红外变换光谱等实验与理论计算相结合的方式开展了以下两个方面的研究：（1）氮掺杂对Ge2Sb2Te5薄膜多级电学存储的影响。研究发现适量N掺杂能够在Ge2Sb2Te5薄膜退火过程中产生一个宽的中间电阻态平台，这归因于薄膜中Ge-N键的形成使得立方相和带隙可以在较宽的温度范围稳定存在。此外，N掺杂能大幅度地提高绝缘-金属性转变的温度，归因于Ge-N键的形成使得介电系数减小，降低了屏蔽效应，从而使得薄膜中乌尔巴赫带尾增大。这揭示了掺杂对调制硫系相变薄膜电阻态的重要作用，为实现

7、多级电学存储技术提供了新的思路和途径。I吉林大学硕士毕业论文（2）氮和银掺杂对Ge2Sb2Te5薄膜多级光学存储的影响。我们发现适量的氮和银掺杂可以提高Ge2Sb2Te5薄膜在立方与六方之间的反射率对比度，但过量掺杂会降低反射率对比度。这种掺杂引起的反射率对比度增加归因于无序度和化学键的演变，导致了薄膜电子结构的改变。氮掺杂的Ge2Sb2Te5薄膜在450nm、650nm和780nm处的反射率对比度均可以满足商业要求，银掺杂只有在650nm和780nm处的反射率对比度满足商业要求。关键词：硫系相变薄膜，掺杂，相转变，电学，光学

8、，多级存储IIAbstractAmorphous-Cubic-HexagonalPhaseTransition,ElectricalandOpticalPropertiesofDopedGermaniumAntimonyTelluriumFilmsAbstractChalco