硫系化合物相變存儲(chǔ)材料制備與性能研究.pdf

1、與其他類型存儲(chǔ)器相比，基于硫系化合物的相變存儲(chǔ)器(Phase-changeRandom Access Memory，簡(jiǎn)稱PRAM)，具有不揮發(fā)性、循環(huán)壽命長(zhǎng)(大于1013次)、功耗低、讀寫速度快、抗輻射以及和現(xiàn)有的CMOS工藝兼容等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為最有可能成為未來可通用的新一代存儲(chǔ)器技術(shù)，從而成為當(dāng)前存儲(chǔ)器領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)之一。
　　 然而，PRAM在真正實(shí)現(xiàn)商用化之前還需要解決諸如器件的RESET電流過大等問題。其中降低RESET電

2、流是當(dāng)前最需要迫切解決的問題，因?yàn)镽ESET電流過大嚴(yán)重制約了PRAM技術(shù)在高密度存儲(chǔ)方面的發(fā)展。降低RESET電流可以從兩個(gè)方面來考慮：一方面，開發(fā)新型熔點(diǎn)低的相變存儲(chǔ)材料；另一方面，減小存儲(chǔ)單元尺寸和相變薄膜厚度，從而減小相變區(qū)域。
　　 本文從優(yōu)化相變材料方面著手，研究了大量二元和三元相變材料相圖，發(fā)現(xiàn)在二元相變存儲(chǔ)材料中Sb2Te3熔點(diǎn)較低，在三元相變存儲(chǔ)材料中Ge15Bi38Se47熔點(diǎn)較低。
　　 在實(shí)驗(yàn)中用

3、固相燒結(jié)法，以高純Ge粉、Bi粉、Se粉為原料，在850℃保溫兩小時(shí)后空冷得到Ge15Bi38Se47塊體材料，用XRD表征了Ge15Bi38Se47塊體材料的相組成情況，用TEM觀察了Ge15Bi38Se47晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)此實(shí)驗(yàn)方法制備的Ge15Bi38Se47晶體為密排六方結(jié)構(gòu)，用SEM觀察了Ge15Bi38Se47塊體材料的表面形貌，DSC測(cè)試結(jié)果顯示Ge15Bi38Se47的熔點(diǎn)為546.5℃，比傳統(tǒng)的GST相變材料600℃以上

4、的熔點(diǎn)要低。
　　 通過水熱法首次合成Sb2Te3納米線，用XRD表征了Sb2Te3納米線的相組成情況，用TEM觀察了Sb2Te3納米線晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)此實(shí)驗(yàn)方法制備的Sb2Te3納米線晶體為密排六方結(jié)構(gòu)，DSC測(cè)試結(jié)果顯示Sb2Te3的熔點(diǎn)為454.5℃，比Ge15Bi38Se47塊體材料熔點(diǎn)低近100℃。
　　 用ANSYS11.0建立了相變存儲(chǔ)器的數(shù)學(xué)模型，分別用Ge15Bi38Se47和Sb2Te3作為工作單元，在