Sb含量对GeTe-Sb相变薄膜电学性能和微观结构的影响.pdf

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1、第32卷第3期电子显微学报Vo1．32，No．32013年6月JournalofChineseElectronMicroscopySociety2O13—06文章编号：1000—6281(2013)03—0192—06Sb含量对GeTe．Sb相变薄膜电学性能和微观结构的影响谷立新，周夕淋，张斌，张滔，刘显强，韩晓东，吴良才，宋志棠，张泽(1．北京工业大学固体微结构与性能研究所，北京100124；2．中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海200050；3．浙江大学电镜中心，材料科学与工程学系，浙江杭州310027)摘要：通过磁控溅射方法制备了不同成分的GeTe—Sb薄膜，利用

2、电阻一温度(R—T)测试、x射线衍射(XRD)和电子显微学方法对其进行了电学性能和微观结构的表征。发现薄膜的晶化温度随着sb含量的增加先升高后降低；XRD分析表明sb含量的不同导致薄膜晶体结构的不同，GeTe-9．9％Sb和GeTe一21％Sb为GeTe型立方结构，GeTe一58％Sb．GeTe一72％Sb和GeTe．81．5％Sb呈sb型菱方结构。在GeTe型和sb型结构中，薄膜的晶粒尺寸都与晶化温度变化趋势相反。原位加热实验证实了sb的加入对薄膜结晶机制产生了很大影响，GeTe·9．9％Sb是典型的形核主导，而GeTe~72％Sb则更趋向于生长为主导的结晶机制。关键词：Ge

3、SbTe；相变材料；晶化温度；透射电镜中图分类号：TN304；TG115．215．3文献标识码：Adoi：i0．3969／j．1000—6281．2013．03．002相变存储材料在脉冲激光或电源的作用下，能射电子显微学技术对不同sb含量的合金进行了电实现晶态和非晶态的转变，这两种物质形态在结构学性能和微观结构规律的仔细研究。这对理解相变上的不同导致了其宏观上光学反射率和电阻率存在材料随成分的变化规律和开发新型相变存储材料有很大的差异，此种差异实现了两个数据态的稳定存着重要的意义。储。目前相变存储材料的研究主要集中在1实验GeTe—SbTe伪二元线上和Sb基相变存储材采用磁控溅

4、射仪，通过调节GeTe靶和Sb靶的料，虽然取得了丰硕的成果，但仍满足不了自动功率在不同衬底上共溅射制备GeTe—Sb薄膜。其化领域在120cI=下保持数据10年，又要循环次数高中，在(100nm)SiO，／Si衬底上制备200nm厚的薄的要求。GeTe合金有比较优异的稳定性，但转变膜用来测试电学性能，在超薄碳膜上直接沉积20速度不够高；Sb基相变材料通常速度比较快却存在nm厚的薄膜用来直接进行透射电镜的研究，这样可不太稳定、易分相的缺陷。因此，在GeTe—Sb伪二元以避免制样过程中对薄膜的污染和损伤。磁控溅射线上的合金可能集成二者的优点，既有良好的热稳仪本底真空低于2X10一P

5、a，工作压强为0．5Pa。定性，又有合适的转变速度，这样才能满足器件对相薄膜成分由透射电镜能量色散谱(EDS)测量不同点变存储材料的要求。的值平均得到，见表1所示。利用电阻．温度测量曲SimoneRaoux已经研究了GeTeSb(=1，3．5，线表征非晶态薄膜的热稳定性。通过XRD分析薄4．6，6)薄膜的晶化温度和微观结构J。但是，低膜结构，扫描角度步长设定为0．02。。退火后薄膜sb含量的合金没有被提及，另外，在微观结构上研的TEM像在JEM一2010F型透射电镜上拍摄，原位加究sb含量对合金性能的影响还有待更深层次的研热实验在JEM-2010型透射电镜上进行，用以研究究。因

6、此，本文通过R-T测试，x射线衍射和原位透薄膜的晶化过程。收稿日期：2013—03—26；修订日期：2013—04—09基金项目：国家自然科学基金资助项目(No．11204008)；北京市教育委员会重点项目计划(No．JB102001200801)；教育部新世纪优秀人才支持计划(No．05009015200701)；北京市自然科学基金资助项目(No．1122003)．作者简介：谷立新(1988～)，男(汉族)，硕士．E-mail：gulixin816@163．coin}通讯作者：刘显强，男(汉族)，助理研究员．E-mail：xqliu@bjut．edu．cn第3期谷立新等：sb

7、含量对GeTe—Sb相变薄膜电学性能和微观结构的影响197ThecharacteristicsofGeTe．SbthinfilmswithdiferentSbconcentrationforphasechangememoryGULi—xin，ZHOUXi—lin，ZHANGBin，ZHANGTao，LIUXian-qiang，HANXiao-dong，WULiang—cai，SONGZhi—tang，ZHANGZe’(1．InstituteofMicrostructureandPropert