Исследование токовых характеристик халькогенидных стеклообразных полупроводников состава GST-225, легированных азотом и бором

• Автор: Батуркин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Содержание

Обозначения и сокращения

Введение

Глава I. Обзор информационных источников

1.1. Эффект памяти

1.2. Тонкие пленки

1.3. Энергонезависимая память на основе ХС11

1.4. Надежность устройств фазовой памяти и связь с физико-химическими свойствами

материалов

1.5. Технические характеристики ячеек фазовой памяти

1.6. Заключение по обзору и постановка задачи исследования

Глава 2. Исследование принципов функционирования стеклообразных халькогенидных полупроводников, легированных азотом и бором
2.1. Моделирование
2.1.1. Численные методы
2.1.2. Влияние примесей на параметры решетки
2.1.3. Электронные структуры легированного кристаллического Ое25Ь2Те
2.1.4. I (римеси в аморфных СетЯЬ? Те?
2.1.5. Электронные структуры легированного аморфного Се^ЬГГе,
2.1.6. Кристаллизация аморфных СезЗЬг’Ге?
2.2. Расчет электрофизических характеристик многослойных наноразмерных пленок и
покрытий
2.2.1. Электропроводность плёнок
2.2.2. Ме ханизмы переноса носи гелей в плёнках и с трук турах
2.2.3. Токи, ограниченные пространственным зарядом
2.3. Методы создания пленок
Глава 3. Разработка математической модели физических процессов в
неупорядоченных полупроводниках структуры С$Т -225 и моделей массива ЯЭФП
3.1. Описание нелинейности ВАХ и эффекта переключения
3.1.1. Вычисление вероятности термостимулированной туннельной ионизации 11-минус
центров
3.1.2. Сечение захвата электронов на ионизованный центр
3.1.3. Проводимость тонкой пленки ХСП
3.2. Разработка программы анализа массива ячеек энергонезависимой фазовой памяти
(ЯЭФП) на основе ХСП состава
3.2.1. Разработка алгоритма анализа массива ЯЭФ
3.3. Оценка корректности математической модели ЯЭФП
3.3.1. Проверка корректности работы программы и выбор числа конечных элементов по
заданной точности вычислении
3.4. Параметрическая идентификация К-С-МК ЯЭФП
3.4.1. Общая концепция процесса идентификации параметров ЯЭФП
3.4.2. Модернизированный метод градиентного спуска параметрической
идентификации К-С ХК ЯЭФ
3.5. Разработка срсдсш и меіодов автоматизированного намерения электрофизических
параметров образцов Я-С-ЫЯ ЯЭФП
3.5.1. Диагностико-измсріпсльнаи система электрофизических параметров ЯЭФП на
основе ЯС-ЭРП
3.6. Проірамма идеи і нфнкацнн Я-С-1МЯ ЯЭФП и исследование алгоритмов
идентификации на основе опытных образцов ЯЭФП
3.6.1. Исследование аятритмои идентификации с применением І8рісе-моделеіі Я-С-
К ЯЭФП
3.7. Выводы
Глава 4. Проведение экспериментальных исследований образцов нслсі ироваттных и легированных неупорядоченных полупроводников состава 08 Г-
4.1. Разработ ка макета установки для сип і с за неупорядоченных нолпроводников
4.2. Получение экспериментальных образцов нслегированпых и легированных
неупорядоченных полупроводников
4.3. Результаты исследовательских испытаний экспериментальных образцов
иєлеї ироваипых и легированных неупорядоченных полупроводников
4.4. Разработка модели конструкции ячейки энергонезависимой фазовой памяти
4.5. Экспериментальная проверка адекватное і и результатов моделирования ЯЭФП
4.5.1. Апробация и количественная оценка меіодик идентификации на основе опытных
образцов Я-С'-ЫЯ ЯЭФП
Заключение
Обоїікічсішя її сокращении
a-GS I - аморфный Ge:Sb: I cm c-GST - кристаллическим GcpSb^ I см
GST-225 - халькогенилнын сіеклообразньмі полупроводник состава GcjSbiTe* PCM - phase-changc memory:
ACM - аіоміїо-снлоная микроскопия:
BAX - волы амперная харакісрнсі ика.
ИС - интегральная схема:
ЛП1ДВ - линейные присоединенные цилиндрические волны (метод ЛГІІДВ): ОЭС - Оже электронная спскіроскопия (Auger electron spectroscopy (AES)): ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия:
PC А - pci ш снос і рук in pm.ііі апа.нп (XRD: X-ra dil'Traelomcler):
РФА — pciri генофаювыи аиали і (XRD: X-ra di I iVactomclcr):
РЭМ -растровая алекі ройная микроскопия.
СЗМ - сканирующая юндоиая микроскопия.
10ГІЗ - юки. си рапичспиыс пространен ценным іарядом.
ХСП - халькогенп.дный сіеклообранп.пі молу проводник.
ЯЭФП - ячейках шергонсзависимой фаювой пнмяш.

ни молекулы N2. ни связи N-N не обнаружены в N-.мегиронанном GST. хотя формирование N2 молекулы энергетически выгоднее на 0.34 оВ для атомов азота. (Это вычисляется путем:
Е, (N - легированный a-GST) -
(2.3)
- Ei (нелегировстнып а - О ST) + [Е 7/ /
Это означает, что чтобы сформировать молекулы из атомарно растворенных N атомов энергетический барьер будет значительным, поэтому N2 молекулы не легко генерируется во время работы устройства, что обеспечивает устойчивость легированного ХСП
Координационные числа
Координационные числа для Ge. Sb и Те атомы приведены в таблице 2.2. При подсчете Ge. Sb. Те и соседних атомов используется радиус обрезания 3.2Л. В Si- легированном GST координационные числа аналогичны тем. которые в нелегированных GST. в то время как количество гомеополярных связей такое же как в Ge-Sb и Ge-Sb (в скобках) и значительно сокращается. В противоположность этому координационные числа увеличились в N-и О-легнрованном GST по сравнению с нелегированным GST. В частности, количество Те-Те пар заметно возросло, что связано с сокращением Ge-Te связей. Это может быть следствием обильных Ge-N и Ge-О связей, потому что эти они разрушают связи Ge вокруг атомов Те. Снижение Ge-Te связей ослабит ковалентный характер связей Те и увеличит его металлическую природу, а это приводит к увеличению Те-Те связи.
Таблица 2.2. Структурные свойства GST. Результаты для c-GST и a-GST.
Ge (Ge-Ge) Sb (Sb-Sb) 'Те (Те-Те) Четы рех кратные кольца Ge-Te Sb-Te
c-GST 6.00 (0.00) 6.00(0.00) 4.80 (0.00) 106 2.90 3.
a-GST 3.73 (0.20) 3.27 (0.50) 2.59 (0.23) 36 2.78 2.
Лети рова н нм й к рем и и ем-GS 1 3.67 (0.1 1) 3.33 (0.20) 2.43 (0.22) 35 (3) 2.78 2.
Легированный азотом -GST 4.00 (0.46) 3.46 (0.33) 2.64 (0.53) 40(9) 2.78 2.
Легированный к и с л о ро до м -G ST 3.83 (0.17) 3.50 (0.25) 2.73 (0.45) 4.3 (3 ) 2.81 2.
Функция распределения углов.