119 / 2023-11-17 19:25:56

用于高速低功耗相变存储器的Ge10Sb90薄膜性能优化研究

磁控溅射；纳米复合材料；高速低功耗；Sm掺杂

本文提出Sm掺杂Ge<sub>10</sub>Ge<sub>90</sub>纳米相变薄膜，并研究Sm掺杂对Ge<sub>10</sub>Ge<sub>90</sub>薄膜热学性能、晶体结构和电学性能的影响。采用磁控溅射技术制备薄膜样品，并通过原位电阻测试系统研究了不同Sm掺杂浓度Ge<sub>10</sub>Ge<sub>90</sub>薄膜的结晶过程，掺杂Sm能显著提高Ge<sub>10</sub>Ge<sub>90</sub>薄膜非晶电阻、热稳定性和能带间隙，抑制结构弛豫。X射线衍射和X射线光电子能谱研究表明，适量的Sm掺杂能阻碍晶粒生长过程，限制晶粒尺寸，这是由于Sm原子可能占据了Ge原子位置，与Sb成键结合。利用CMOS工艺制备了基于最优组分薄膜相变存储原型器件，并对其电学性能进行了评估，结果表明，Sm掺杂能显著降低Ge<sub>10</sub>Ge<sub>90</sub>薄膜RESET电流，并拥有超快的相变速度，为实现高速低功耗相变存储器提供了实验参考。