Исследование эффекта переключения в тонких пленках материала фазовой памяти Ge2Sb2Te5

Глухенькая Виктория

Исследование эффекта переключения в тонких пленках материала фазовой памяти Ge2Sb2Te5

Среди перспективных видов энергонезависимой памяти особое внимание уделяют фазовой памяти (РСМ). Повышенный интерес к РСМ-устройствам обусловлен быстрыми фазовыми переходами, которые происходят в материалах системы Ge-Sb-Te под действием электрического импульса и сопровождаются существенным изменением удельного сопротивления (эффект переключения с памятью). Недостаточно изученные механизмы перехода материалов фазовой памяти из высокоомного в низкоомное состояние ограничивают и замедляют совершенствование РСМ-технологии. Поскольку эффект электрического переключения с памятью играет важную роль в работе РСМ-ячеек, его исследование до сих пор является актуальной научной задачей. В ходе проведения исследовательской работы был разработан аппаратно-технический комплекс, позволяющий исследовать эффект переключения с памятью в режиме постоянного и импульсного напряжения. По результатам измерений было установлено, что величина порогового напряжения переключения не превышает 1 В, длительность перехода материала Ge2Sb2Te5 из высокоомного в низкоомное состояние составляет ~ 20 нс, а время переключения варьируется от 180 до 240 нс. Полученные результаты носят прикладной характер и могут быть использованы для повышения энергоэффективности РСМ-устройств. Исследования проводились совместно с сотрудниками кафедры МФЭ и ЦКП НИУ «МИЭТ». Во время проведения экспериментов особое внимание уделялось технике безопасности и охране труда. Результаты работы являются достоверными и независимыми; юридические и этические права коммерческих организаций не нарушены. Работа была представлена на 24-ой Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика – 2017» и удостоена дипломом III степени; результаты исследований опубликованы в РИНЦ. Достижения: - победитель конкурса студенческих работ НИУ «МИЭТ» - 2017 в секции «Выпускные квалификационные работы», проводимых среди ВКР студентов-бакалавров, заканчивающих обучение - призер конкурса творческих и проектных работ «МИЭТ – 2017» по направлению подготовки 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» по совокупности программ «Микроэлектроника и твердотельная электроника» / «Материалы технологии функциональной электроники». DOI: 10.25970/nauchkor.rzve-4h88

Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства

Дипломы

Вуз: Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники» (МИЭТ)

ID: 59cf6f885f1be71c3efcecf7

UUID: ac4c7750-87f6-0135-c294-525400003e20

Язык: Русский

Опубликовано: около 7 лет назад

Просмотры: 257

46.06

Глухенькая Виктория

Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники» (МИЭТ)

Комментировать 0

Рецензировать 2

Скачать - 0 байт

Поделиться работой

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники» Факультет интеллектуальных технических систем Кафедра материалов функциональной электроники Глухенькая Виктория Борисовна Бакалаврская работа по направлению 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов» Исследование эффекта переключения в тонких пленках материала фазовой памяти Ge2Sb2Te5 Студент Глухенькая В.Б. Научный руководитель, к.х.н., доцент Михайлова М.С. Москва 2017

Исследование эффекта переключения в тонких пленках материала фазовой памяти Ge2Sb2Te5 Аннотация Среди перспективных видов энергонезависимой памяти особое внимание уделяют фазовой памяти (РСМ). Повышенный интерес к РСМ-устройствам обусловлен быстрыми фазовыми переходами, которые происходят в материалах системы Ge-Sb-Te под действием электрического импульса и сопровождаются существенным изменением удельного сопротивления (эффект переключения с памятью). Недостаточно изученные механизмы перехода материалов фазовой памяти из высокоомного в низкоомное состояние ограничивают и замедляют совершенствование РСМ-технологии. Поскольку эффект электрического переключения с памятью играет важную роль в работе РСМ-ячеек, его исследование до сих пор является актуальной научной задачей. В ходе проведения исследовательской работы был разработан аппаратнотехнический комплекс, позволяющий исследовать эффект переключения с памятью в режиме постоянного и импульсного напряжения. По результатам измерений было установлено, что величина порогового напряжения переключения не превышает 1 В, длительность перехода материала Ge2Sb2Te5 из высокоомного в низкоомное состояние составляет ~ 20 нс, а время переключения варьируется от 180 до 240 нс. Полученные результаты носят прикладной характер и могут быть использованы для повышения энергоэффективности РСМ-устройств. Исследования проводились совместно с сотрудниками кафедры МФЭ и ЦКП НИУ «МИЭТ». Во время проведения экспериментов особое внимание уделялось технике безопасности и охране труда. Результаты работы являются достоверными и независимыми; юридические и этические права коммерческих организаций не нарушены. Работа была представлена на 24-ой Всероссийской межвузовской научнотехнической конференции «Микроэлектроника и информатика – 2017» и удостоена дипломом III степени; результаты исследований опубликованы в РИНЦ. 2

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................................................................ 4 ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ..................................................................................................... 6 1.1 Современные и перспективные виды энергонезависимой памяти ........................................ 7 1.2 История открытия, создания и развития фазовой памяти ........................................................ 9 1.3 Принцип работы ячейки фазовой памяти ..................................................................................... 11 1.4 Материалы фазовой памяти ................................................................................................................ 18 1.5 Свойства тонких пленок на основе материалов системы Ge-Sb-Te .................................... 21 Выводы по главе 1 ......................................................................................................................................... 25 ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ .................................................................................................. 26 2.1 Технология получения тонких пленок Ge2Sb2Te5 ...................................................................... 27 2.2 Методы исследования тонких пленок Ge2Sb2Te5 ....................................................................... 29 2.2.1 Рентгенофазовый анализ .................................................................................................................. 30 2.2.2 Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия ........................................................... 30 2.2.3 Атомно – силовая микроскопия .................................................................................................... 31 2.3 Исследование электрофизических свойств тонких пленок Ge 2Sb2Te5............................... 31 2.3.1 Образцы для исследования эффекта переключения с памятью в тонких пленках Ge2Sb2Te5 ........................................................................................................................................................... 32 2.3.2 Методика исследования эффекта переключения с памятью в режиме постоянного напряжения. ........................................................................................................................... 35 2.3.3 Методика исследования эффекта переключения с памятью в импульсном режиме................................................................................................................................................................ 36 Выводы по главе 2 ......................................................................................................................................... 40 ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ .................................................................................. 41 3.1 Исследование исходных тонких пленок Ge2Sb2Te5 ................................................................... 42 3.2 Исследование эффекта переключения с памятью в тонких пленках Ge2Sb2Te5 в режиме постоянного напряжения ............................................................................................................ 42 3.3 Исследование эффекта переключения с памятью в тонких пленках Ge2Sb2Te5 в импульсном режиме...................................................................................................................................... 44 Сравнение полученных результатов ...................................................................................................... 48 Выводы по главе 3 ......................................................................................................................................... 49 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ....................................................................................................................................... 50 ЛИТЕРАТУРА ................................................................................................................................................ 51 3

ВВЕДЕНИЕ На сегодняшний день одним из самых распространенных и коммерчески используемых видов энергонезависимой памяти является флэш-память (Flash-memory). Столь широкое распространение она получила благодаря низкой стоимости и энергопотреблению. Устройства на основе флэш-памяти компактны и надежны по сравнению с жесткими дисками (HDD), поскольку их конструкция не содержит движущихся частей. Информация с таких носителей может быть считана сколь угодно много раз, однако количество циклов перезаписи ограничено и составляет ~ 10 5 циклов [1]. Стоит отметить, что флеш-технология практически достигла своего предела миниатюризации. В связи с этим, все больше внимания разработчики стали уделять созданию новых видов запоминающих устройств (ЗУ). Одним из перспективных видов ЗУ является фазовая память (Phase-Change Memory или РСМ) [2]. Электрическая фазовая память по ряду показателей уже превосходит, либо в ближайшее время будет превосходить существующие и разрабатываемые виды памяти [3]. При этом в работе [3] отмечается, что устройства, созданные по технологии фазовой памяти, будут обладать повышенной радиационной стойкостью и смогут сочетать в себе достоинства как энергонезависимой, так и быстродействующей динамической памяти. Наиболее перспективными функциональными материалами для фазовой памяти являются халькогенидные стеклообразные соединения тройной системы Ge-Sb-Te, в которых под действием низкоэнергетического оптического или электрического импульса происходят сверхбыстрые фазовые переходы, сопровождающиеся существенным изменением удельного сопротивления и оптических параметров. За последние несколько лет в разработке технологии РСМ достигнут заметный прогресс: крупные производители элементов памяти анонсировали завершение этапа исследовательских работ и запустили серийное производство. Однако, несмотря на приближающийся коммерческий успех устройств РСМ, многие фундаментальные вопросы, связанные с механизмами перехода халькогенидных стеклообразных полупроводников (ХСП) из высокоомного состояния в низкоомное, остаются открытыми. Изучение этих механизмов и связанных с ними электрофизических свойств материалов системы Ge-Sb-Te до сих пор является актуальной задачей. 4

В связи с этим, целью данной работы является исследование электрофизических свойств тонких пленок материала фазовой памяти Ge2Sb2Te5, в частности, исследование эффекта электрического переключения с памятью, который играет важную роль в работе ячеек фазовой памяти. 5

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6

1.1 Современные и перспективные виды энергонезависимой памяти Современное общество обрабатывает и воспроизводит колоссальное количество информации. Общий мировой объем созданных человечеством данных за 2011 год составил более 1,8 зеттабайт (1,8 трлн Гб). Это в 57 раз больше, чем всех песчинок на пляжах Земли. Согласно данным компании IDC ежегодно количество данных на планете будет только удваиваться вплоть до 2020 года [4]. Без компьютеров и современных запоминающих устройств хранение такого большого количества данных не представляется возможным. Одним из самых важных требований, предъявляемых к современным типам запоминающих устройств, является энергонезависимость. Энергонезависимость – это способность запоминающих устройств (ЗУ) сохранять информацию после прекращения подачи напряжения питания, а вид компьютерной памяти, обеспечивающий данную операцию, называется энергонезависимым (Non-Volatile Memory). Огромную долю рынка современных энергонезависимых ЗУ занимает флэшпамять. Данная технология получила наибольшее распространение среди USB-флэш накопителей, которые пришли на смену дискетам, сменным картам памяти и SSDдискам. Такую популярность технология флэш-памяти получила благодаря целому ряду достоинств: малое энергопотребление, бесшумность, компактность, механическая прочность и длительность хранения информации. Однако флэшпамять, как и любая технология, не идеальна: низкая скорость записи (3 Мб/с) и считывания информации (5Мб/с), слабая радиационная стойкость и ограниченное число циклов записи/перезаписи можно считать серьезными недостатками флэшустройств. Но самое главное – флэш-технология достигла физического предела уменьшения размеров ячеек памяти, что делает невозможным дальнейшее увеличение плотности записываемой информации [3]. В связи с этим остро стал вопрос о разработке и создании альтернативных видов энергонезависимой памяти. На сегодняшний день наиболее перспективными 7

являются технологии магниторезистивной (MRAM), сегнетоэлектрической (FRAM) и фазовой (РСМ) памяти. Принцип действия, основные достоинства и недостатки альтернативных видов ЗУ рассмотрены в таблице 1.1 Анализ технических параметров позволяет сделать вывод, что на сегодняшний день рассматриваемые виды памяти не являются универсальными и требуют существенного усовершенствования. Тем не менее, возможность использования стандартных процессов микроэлектроники в процессе создания элементов фазовой памяти значительно снижает стоимость одного гигабайта информации и повышает перспективность реализации. Согласно прогнозам компании Intel [2], уже в ближайшем будущем в массовое потребление поступят первые РСМ-модули. Таблица 1.1 - Принцип действия, достоинства и недостатки альтернативных видов ЗУ [3, 5-7] Принцип действия Операции «запись/ перезапись» и «чтение» MRAM FRAM РСМ Основан на изменении Основан на явлении Основан на величины магнитного поляризации обратимых фазовых поля, которая зависит диэлектрика внешним переходах материала от ориентации электрическим полем элемента памяти из намагниченности и возможности аморфного состояния функциональных длительного в кристаллическое под слоев элемента сохранения этого действием внешних памяти. состояния материалом энергетических элемента памяти при воздействий. отсутствии внешнего воздействия. Запись: изменение Запись: перевод Запись: намагниченности материала в одно из осуществляется во программируемого двух состояний время перехода слоя с помощью поляризации во время материала магнитного поля. приложения программируемой Чтение: определение электрического поля. области из сопротивления Чтение: высокоомного ячейки, меняющееся в осуществляется путем состояния в зависимости от сравнения заряда низкоомное и ориентации конденсатора с наоборот. намагниченности зарядом ячейки. Чтение: определение величины тока, слоев [5]. протекающего через область программирования. 8

Достоинства Недостатки MRAM • Низкое энергопотребление, • высокое быстродействие, • отсутствует деградация памяти, • возможность побитового доступа к данным. • Высокая стоимость, • большой размер ячейки, • по мере масштабируемости ячейки растет вероятность записи «ложных» данных, • высокие токи записи FRAM • Низкое энергопотребление, • высокая скорость записи, • повышенная радиационная стойкость, • малые токи записи, • возможность потери данных во время считывания. • Высокая стоимость, • низкая плотность ячеек, • сложный процесс изготовления микросхем, • ограниченная емкость накопителей РСМ • Простая структура, • малая потребляемая мощность, • неразрушающее считывание, • повышенная радиационная стойкость, • высокая плотность ячеек. • Возможность спонтанного фазового перехода при комнатной температуре, • большие тепловые потоки [3]. [7]. [6]. 1.2 История открытия, создания и развития фазовой памяти Со дня открытия халькогенидных стеклообразных материалов до момента создания прототипа ячейки фазовой памяти прошло почти 20 лет. Еще 40 лет понадобилось для того, чтобы прототип принял вид современного РСМ-модуля и мог соответствовать передовым технологиям. В середине 1950-х годов в ФТИ им. А.Ф.Иоффе Коломийцем Б.Т. и Горюновой Н.А. при исследовании сложных соединений впервые были открыты халькогенидные стеклообразные полупроводники. С этого момента начинается активное исследование этих материалов [8]. В 1963 году при подаче на стекла системы Tl-As-Se(Te) пилообразных импульсов напряжения Коломиец Б.Т. и Лебедев Э.А. зафиксировали резкий скачок тока и напряжения, а вольтамперная характеристика (ВАХ) имела S-образную форму. Так был открыт «эффект переключения» [9]. После того, как в конце 60-х годов Стэнфорд Овшинский впервые установил, что в некоторых составах после эффекта переключения возникает перестройка 9

локальной структуры и состояние с низким сопротивлением сохраняется даже после снятия напряжения, т.е. наблюдается «эффект памяти», интерес к халькогенидным стеклообразным материалам резко увеличился, т.к. стало ясно коммерческое применение данных материалов в качестве ячеек памяти [10]. Элементы памяти, в основу которой легли физические процессы «эффекта памяти», получили название памяти с изменяемым фазовым состоянием или фазовой памяти [11]. Первые ячейки энергонезависимой памяти, полученные на основе многокомпонентного сплава Te81Ge15Sb2S2, были получены в начале 70-х годов и обладали емкостью 256 Бит [12]. Эти ячейки имели невоспроизводимые и нестабильные свойства и обладали большим временем фазового перехода [13]. В 90-х годах Нобору Ямада и его исследовательская группа предложили использовать ХСП системы Ge-Sb-Te (GST) для изучения эффекта переключения и памяти. Так были созданы первые перезаписываемые CD, DVD и Blu-ray диски [14]. Использование системы Ge-Sb-Te при создании CD-RW дисков показало, что устройства на основе данных материалах работают стабильно. Это послужило толчком для начала разработки элементов электрической фазовой памяти. Активные исследования в этом направлении продолжаются до настоящего времени [11]. Сегодня передовыми разработчиками фазовой памяти являются такие крупные компании в области микроэлектроники, как Intel, IBM, Samsung, Philips, Elpida Memory, STMicroelectronics и Ovonyx (сейчас Micron) [3]. По таблице 1.2 можно проследить развитие элементов памяти на основе РСМтехнологии. К сожалению, многие фундаментальные и практически важные вопросы, связанные с эффектом переключения, до сих пор остаются открытыми. Это связано с несоответствием имеющейся на сегодняшний день теоретической базы с реальными явлениями и эффектами, которые протекают в халькогенидных полупроводниках. Детальное понимание фундаментальной природы механизмов переключения будет способствовать совершенствованию технологии фазовой памяти и ускорит темпы ее развития [15]. 10

Таблица 1.2 – Развитие коммерчески успешных элементов электрической РСМ [12, 13, 15-18] Компания Элемент РСМ-модуля Год выпуска Массив ячеек объемом 64 Мбит Август, 2004 г. Массив ячеек объемом 256 Мбит Сентябрь, 2005 г. Samsung Сентябрь 2006 г. (массовое производство с 2009 г.) РСМ-устройство объемом 512 Мбит Intel and ST Microelectronics РСМ-чип объемом 128 Мбит РСМ-устройство объемом 128 Мбит Октябрь, 2006 г. Декабрь, 2008 г. Nymonyx РСМ-модуль объемом 1 Гб (45 нм) РСМ-модуль объемом 512 Мбит (65 нм) Декабрь, 2009 г. Апрель, 2010 г. Samsung РСМ-модуль объемом 8 Гб (20 нм) РСМ-модуль (сочетание Flash-модуля и DRAM на одном контроллере) Февраль, 2012 г. Май, 2014 г. IBM Устройства с применение РСМ-элементов Июль, 2015 г. (массовое Intel and Micron памяти по технологии 3D Xpoint [18] производство с июля 2017 г.) 1.3 Принцип работы ячейки фазовой памяти Принцип действия электрических РСМ-устройств основан на сверхбыстрых фазовых переходах между высокоомным аморфным и низкоомным кристаллическим состоянием, которые происходят в материалах фазовой памяти под действием низкоэнергетического электрического импульса. Поскольку для распознавания информации в компьютерах используется двоичная система счисления, аморфному состоянию материала («RESET») присваивают значение логического «0», а кристаллическому («SET») – значение логической «1». Формируя массив из нулей и единиц, можно осуществлять процессы записи и считывания данных. Для записи логического «0» (для перевода материала в аморфное состояние), необходимо нагреть ячейку коротким (~ 120 нс), но мощным электрическим импульсом (~1,25 В) выше температуры плавления (~ 600ºС), а затем быстро охладить, чтобы при охлаждении материал не успел обратно закристаллизоваться. В 11

таком случае материал будет находиться в аморфном состоянии, а сопротивление ячейки будет составлять ~1МОм. Для перевода материала в кристаллическое состояние нужно подать импульс меньшей величины (~0,6 В), но большей длительности, при этом происходит нагрев вещества ниже температуры плавления, но выше 200ºС. Вследствие кристаллизации удельное сопротивление материала уменьшается на 3-4 порядка, а сопротивление ячейки изменяется до ~1 кОм. Время кристаллизации варьируется от 50 до 200 нс (см. рисунок 1.1) [3, 20]. Считывание («READ») информации происходит при подаче импульса малой амплитуды (~100-200 мВ) и длительности (~50 нс) и осуществляется путем определения сопротивления ячейки. Температура Температура Тпл Тпл Ткр Ткр Время Аморфная структура Нагревание Время Кристаллическая структура Нагревание Аморфная структура Атомы Ge, Sb и Te Рисунок 1.1 – Отображение операций «SET» и «RESET» в ячейках элемента фазовой памяти [17] Основной структурной единицей элемента памяти является ячейка памяти. Классическая РСМ-ячейка имеет Т-образную или грибовидную (от англ. mushroom – гриб) форму, включает в себя программируемую область ХСП и электрод-нагреватель (рисунок 1.2, а и 1.2, б) [15, 21]. 12

а б Рисунок 1.2 – Ячейка фазовой памяти типа «Mushroom»: структура [15] (а), ПЭМ-изображение ячейки фазовой памяти [21] (б) Область ХСП располагается между двумя электрическими контактами: верхним металлическим электродом и нижним электродом-нагревателем (heater). Сопротивление ячейки зависит от того, в каком состоянии находится область программирования. Электрод-нагреватель проводит ток, который разогревает ХСП до температур фазового перехода. Форма и размеры нагревателя выбираются таким образом, чтобы снизить тепловые потери, возникающие вследствие разности температур между верхним и нижним электродом. Часть слоя поликристаллического халькогенида, расположенная выше области программирования, обеспечивает термическую изоляцию ХСП от холодного верхнего электрода, поскольку теплопроводность данного материала на порядок меньше, чем SiO2 [3]. При 90-нм технологии, токи, протекающие через область программирования такой структуры составляли ~ 500-700 мкА (диаметр электрода-нагревателя dheater = 56 нм, площадь контакта электрода нагревателя с областью программирования Sконтакта = 2500 нм2). Модернизирование этой ячейки и уменьшение топологических норм до 16-нм снизило токи до 100 мкА (dheater = 10 нм, Sконтакта = 80 нм2) [15]. Т-образная структура ячейки фазовой памяти не является оптимальной: такая геометрия обеспечивает большое число циклов запись/стирание и высокую скорость 13

записи информации, однако большая часть джоулева тепла, выделяющегося при прохождении тока через область программирования, отводится через электроднагреватель, что влечет за собой увеличение токов программирования. В связи с этим, поиск оптимальных конструкций элементов памяти продолжается до сих пор. (рисунок 1.3). Учеными-исследователями было предложено более 12 различных конструкций ячеек фазовой памяти, некоторые из них представлены в таблице 1.3 [15]. Структуры ячеек фазовой памяти Традиционные Разрабатываемые Т-образные ячейки (mushroom cells) Ячейки-поры (pore cells) Нанотрубчатые ячейки (nanotube cells) Нанопроволочные ячейки (nanowire cells) µTrench-ячейки Dash-ячейки Ячейки на основе графена Ячейки на основе нанокластеров и наночатсиц Крестовые ячейки (crossbar cells) Поперечнопродольные ячейки (lateral&bridge cells) Рисунок 1.3 – Традиционные и разрабатываемые виды РСМ-ячеек [15] 14

Таблица 1.3 – сравнительная характеристика некоторых конструкций ячеек фазовой памяти [11, 15, 17, 21-25] Название структуры РСМячейки 15 T-образная структура с подслоем графена (Mushroom Cell) [22] Pore Cell [11, 15, 24] Отличительная особенность Модифицируемые параметры Терморезистивный слой графена, помещенный в верхней части нагревательного электрода, позволяет снизить напряжение переключения и тепловые потери засчет низкой теплопроводности углерода. Уменьшение площади контакта ХСП с поверхностью электрода нагревателя через отверстие – пору. Удалось достичь снижения тепловых и энергетических потерь в 4 раза. Величина потерь прямо пропорционально зависит от толщины слоя графена. В такой ячейке максимальный нагрев достигается внутри столбика, что позволяет уменьшить мощность стирающего импульса вдвое. Вид структуры ячейки фазовой памяти

Название структуры РСМячейки Dash Cell [15] 16 µTrench cell [15, 21] Отличительная особенность Модифицируемые параметры В вытравленное углубление электроданагревателя помещается слой ХСП с ~ размерами: 7,5 нм – ширина, 22 нм – длина, 30 нм – высота При 20-нм технологии – ток программирования 100 мкА; размер ячейки 4F2, объем 8Гб. Уменьшение напряжение переключения путем нанесения тонкого слоя ХСП в траншею, которая пересекает тонкий электроднагреватель При 90-нм технологии – ток программирования составил 400 мкА. Модифицированная версия этой структуры – «wall» – уменьшает токи программирования до 200 мкА при 45-нм технологии. Размер ячейки 5,5F2. Вид структуры ячейки фазовой памяти

Название структуры РСМячейки Crossbar Cell [15, 17, 23] 17 Отличительная особенность Модифицируемые параметры Обеспечивает высокую масштабируемость ячеек на кристалле посредством многослойного размещения ячеек друг над другом. Данный тип структуры лег в основу современной 3D Xpoint технологии. Снижены размеры контактов со 150 до 30 нм; Протекающий ток с 1500 до 160 мкА. Изготавливается по 20-нм технологии. Скорость передачи данных 2 Гбит/с. Вид структуры ячейки фазовой памяти

1.4 Материалы фазовой памяти Выбор материала фазовой памяти – это непростая задача, требующая комплексного подхода, т.к. именно от материала зависит быстрота и надежность функционирования запоминающего устройства. Анализируя данные таблицы 1.4 можно сказать что материал должен одновременно обладать достаточно противоречивыми друг другу свойствами. С одной стороны, для обеспечения быстрого переключения необходимо иметь низкую температуру кристаллизации, с другой стороны – высокую, чтобы обеспечить стабильность аморфной фазы и снизить вероятность спонтанной кристаллизации при комнатных температурах. Таким образом, найти оптимальное решение, удовлетворяющее всем параметрам, крайне сложно. Поэтому ученые-исследователи стараются искать компромиссные решения [3, 13, 19]. Таблица 1.4 – основные требования к материалам фазовой памяти [3] Свойство Требование Температура кристаллизации Увеличена Следствие Уменьшение вероятности спонтанной кристаллизации Уменьшена Увеличение скорости переключения Увеличена Увеличение стабильности аморфной фазы Уменьшена Уменьшение энергопотребления Температура плавления Минимальная Уменьшение энергопотребления состояния RESET Изменение оптических и электрических свойств Большое Улучшение надежности работы ячейки Перепад сопротивлений аморфная/кристаллическая фаза Максимальный Улучшение работоспособности ячейки Разделение фаз при термоциклировании Отсутствует Увеличение циклов запись/стирание Радиационная стойкость Максимальная Улучшение работоспособности ячейки в условиях повышенной радиации Энергия активации кристаллизации C 1960-х годов и до настоящего времени основными материалами фазовой памяти являются соединения элементов VI группы периодической системы 18

Д. Менделеева. Особое внимание уделяется многокомпонентным соединениям тройной системы Ge-Sb-Te (рисунок 1.4) и составам Sb-Te, которые легируются различными металлами, прежде всего Ag и In: Inx(Sb70Te30)1-x, АgxIny(Sb70Te30)1-x-y, Ковалентность Te Gex(Sb70Te30)1-x + Sb [13]. Электровалентность Te Рисунок 1.4 – Карта материалов фазовой памяти на основе Te как функция ковалентности [26] Наиболее изученными соединениями системы Ge-Sb-Te являются GeSb4Te7 (GST147), GeSb2Te4 квазибинарного (GST124) разреза и (рисунок Ge2Sb2Te5(GST225), 1.5, а) Sb2Te3-GeTe лежащие системы на линии Ge-Sb-Te [3, 13, 19, 27, 28]. Столь широкое применение они получили благодаря быстрым и обратимым переходам между кристаллическим и аморфным состояниями под влиянием внешнего низкоэнергетического воздействия [13]. Для данных материалов характерно уменьшение времени кристаллизации со 100 до 30 нс при движении вдоль линии квазибинарного разреза Sb2Te3-GeTe в направлении от Ge2Sb2Te5 к GeSb4Te7 (рисунок 1.5, б) [14]. Из рисунка 1.5 (б) видно, что соединение GST147 кристаллизуется быстрее, и именно его целесообразно применять в качестве основного материала в реальных ЗУ с целью снижения энергозатрат и увеличения скорости записи информации. С другой стороны, при движении вдоль линии 19

квазибинарного разреза от GST225 к GST147 увеличивается вероятность спонтанной кристаллизации при комнатной температуре, обусловленная снижением температуры кристаллизации материалов в том же направлении. В результате неконтролируемой кристаллизации в ЗУ происходит потеря данных. Этот факт ограничивает применение материала GST147. а б Рисунок 1.5 – Квазибинарный разрез: соединения системы Ge-Sb-Te и температура их кристаллизации [27] (а), время кристаллизации соединений, лежащих на линии квазибинарного разреза Sb2Te3-GeTe [14] (б) 20

Таким образом, по совокупности свойств (время фазового перехода, стабильность, температура плавления и кристаллизации и количество возможных циклов запись/стирание) соединение Ge2Sb2Te5 является наиболее приемлемым и удовлетворяющим основным требованиям. В настоящий момент на основе тонких пленок материала GST225 изготавливают устройства фазовой памяти со следующими параметрами: время переключения от 50 до 100 нс, а число циклов перезаписи варьируется от 105 до 1013 [3, 27, 29]. Улучшения свойств материалов системы Ge-Sb-Te добиваются легированием не только Ag и In, но и некоторыми другими элементами: О, N, B, Sn, и Bi [30-32]. В работах [33-35] приведены результаты исследований таких нетрадиционных соединений, как Zrx(GST), Ge10Sb90 + Er и SiC + Sb соответственно, и указано на их возможное применение в качестве основных материалов фазовой памяти. 1.5 Свойства тонких пленок на основе материалов системы Ge Sb-Te Общие свойства материалов системы Ge-Sb-Te В пункте 1.4 было сказано, что по совокупности свойств наилучшим и часто используемым в настоящее время материалом фазовой памяти является Ge2Sb2Te5. Основные характеристики материалов GeSb4Te7, GeSb2Te4, Ge2Sb2Te5 приведены в таблице 1.5, где Tкр и Тпл – температуры кристаллизации и плавления; ρa и ρкр – удельное сопротивление аморфной и кристаллической фаз; Egа и Egкр – щель подвижности аморфной и ширина запрещенной зоны кристаллической фаз; Еа – энергия активации кристаллизации. Таблица 1.5 – основные свойства материалов системы Ge-Sb-Te [30, 36, 37] Свойство Ткр, оС Тпл, о С ρa , Ом⋅см ρкр, Ом⋅см Eа, эВ Egа, эВ Egкр, эВ GST147 115-123 607 4,9⋅104 2,6 0,22 0,5 0,33 GST124 118-131 614 1,0⋅105 3,8 0,28 0,54 0,37 GST225 136-142 616 2,8⋅104 1,0 0,29 0,61 0,4 Материал 21

Оптические свойства материала Ge2Sb2Te5 Показатель преломления и коэффициент экстинкции являются важными оптическими характеристиками материала. В работе [30] показано, что значение показателя преломления n изменяется от 2.6 до 4.3 в диапазоне длины волн 350 - 1000 нм, что является типичным для аморфных пленок халькогенидов. При переходе из аморфной в кристаллическую фазу, наблюдается увеличение показателя преломления и коэффициента экстинкции. При этом максимальное значение n сдвигается в сторону большей энергии, а максимальное значение k сдвигается в сторону меньшей энергии (рисунок 1.6). Рисунок 1.6 - Спектральные зависимости n и k для аморфной (а) и кристаллической (с) пленки GST225 [30] Электрофизические свойства материала Ge2Sb2Te5. Эффект переключения Для материалов системы Ge-Sb-Te, как и для всех халькогенидных полупроводников, характерен эффект переключения, сопровождающийся резким изменением характера проводимости. При этом вольтамперная характеристика структур на основе этих материалов имеет S-образную форму с участком отрицательного дифференциального сопротивления [11]. При подаче постоянного напряжения на структуру «проводник/ХСП/проводник» при достижении некоторого порогового значения напряжения Uth происходит переключения 22 материала из высокоомного

непроводящего состояния (off state) в низкоомное проводящее (on state). Это состояние сохраняется в течение нескольких десятков микросекунд после снятия напряжения, возвращаясь затем в исходное состояние с высоким сопротивлением [3]. Эффект обратимого скачкообразного уменьшения сопротивления ХСП в сильных электрических полях был назван эффектом переключения (рисунок 1.7, а). Считается, что эффект переключения связан с переходом материала в другое, энергетически более высокое, электронное состояние. Рисунок 1.7 – Эффект переключения: без памяти (а), с памятью (б) [3] Если после электронного переключения структуры продолжить подавать постоянное напряжение, то в материале, за счет саморазогрева, произойдет перестройка локальной структуры, и низкоомное состояние сохранится даже после снятия напряжения. Это явление получило название эффект переключения с памятью (рисунок 1.7, б) [24]. Эффект переключения с памятью связан с фазовым переходом материала из аморфного состояния в кристаллическое. К сожалению, природа данного явления до сих пор однозначно не определена: непонятно, как происходит кристаллизация в малом объеме, каково влияние химической природы контактов на скорость и температуру кристаллизации. В настоящее время существует две кардинально отличающиеся друг от друга модели переключения в тонких пленках ХСП. Согласно первой точке зрения, эффект 23

переключения имеет исключительно электронную природу. Согласно другой – связан с электронно-тепловой неустойчивостью. Эти модели в рамках данной работы рассматриваться не будут [10, 24]. Эффект переключения играет важную роль в работе РСМ-ячейки. Незнание физических законов, благодаря которым осуществляются быстрые обратимые фазовые переходы, затруднит совершенствование технологии фазовой памяти и замедлит темпы экономического и технического развития РСМ-устройств. 24

Выводы по главе 1 1. Среди перспективных и разрабатываемых на сегодняшний день видов памяти наибольший интерес представляет память на основе фазового перехода. Успешная коммерческая реализация устройств, выполненных по технологии фазовой памяти, обусловлена возможностью применения стандартных технологических процессов микроэлектроники для создания запоминающих РСМ-устройств, что позволяет интегрировать данную технологию в КМОПпроцесс. 2. Анализ научной литературы показал, что существует более 12 видов структур ячеек фазовой памяти, наиболее изучаемыми из которых являются Т-образные структуры («mushroom cell») и структуры типа «pore cells» и «crossbar». Вариация структур приводит к существенному изменению параметров РСМ-ячейки, а внедрение дополнительных слоев между функциональными слоями, например, графена, усложняет технологию изготовления и влияет на величину выхода годных элементов памяти. 3. Принцип действия электрических РСМ-устройств основан на сверхбыстрых фазовых переходах между высокоомным аморфным и низкоомным кристаллическим состоянием, которые происходят в материалах фазовой памяти под действием низкоэнергетического электрического импульса. 4. Наиболее исследованными материалами фазовой памяти являются халькогенидные стеклообразные полупроводники тройной системы Ge-Sb-Te. По совокупности свойств соединение Ge2Sb2Te5 удовлетворяет основным требованиям, предъявляемым к РСМ-материалам, и лучше всего подходит для создания ячеек фазовой памяти. 5. В материалах системы Ge-Sb-Te под действием низкоэнергетических воздействий наблюдается эффект переключения и эффект переключения с памятью. Многие фундаментальные вопросы, связанные с явлениями, протекающими в ХСП, до сих пор остаются открытыми. Незнание физических законов, из-за которых происходят обратимые фазовые переходы, затрудняет совершенствование технологии фазовой памяти и замедляет темпы ее технического развития. Поскольку эффект переключения играет важную роль в работе РСМ-ячейки, необходимо выяснить природу данного явления и механизмы его возникновения. 25

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 26

2.1 Технология получения тонких пленок Ge 2 Sb 2 Te 5 Тонкие пленки материала фазовой памяти Ge2Sb2Te5 чаще всего получают вакуумными методами осаждения из газовой фазы [37]. Выбор того или иного метода нанесения пленки зависит от природы используемого материала, вида и состояния обрабатываемой поверхности, требований к структуре и свойствам формируемых пленок, требований к толщине и чистоте пленки. Структура и свойства формируемых тонких пленок определяются следующими факторами: химическим составом, состоянием исходного вещества, температурой и свойством подложки, остаточным давлением газовой среды, в которой осуществляются процессы напыления, а также толщиной осаждаемой пленки. В общей сложности методы вакуумного осаждения можно разделить на две группы: термическое испарение и ионное распыление (рисунок 2.1). Рисунок 2.1 – Способы нанесения пленок в вакууме При использовании метода вакуумно-термического испарения (ВТИ) пленок сложного состава могут возникнуть отклонения состава формируемой пленки от исходного состава испаряемого материала. Это связано с тем, что при получении пленок из многокомпонентных материалов состав газовой фазы не постоянен и изменяется во времени, поскольку сначала испаряются легколетучие компоненты. Наиболее распространенным методом получения аморфных тонких пленок материалов системы Ge-Sb-Te с высокой воспроизводимостью электрофизических параметров является магнетронное распыление (МР) [37]. Этот метод позволяет получить тонкие пленки с составом, близким к стехиометрическому составу распыляемой мишени, что очень важно для проведения дальнейших исследований. Несмотря на то, что тонкие пленки, полученные методом МР, получаются более высокого качества, в исследовательских 27 целях лучше изучать структуры,

сформированные методом ВТИ. Необходимость изготовления мишени определенного состава для каждого исследуемого материала и длительность самого процесса подготовки мишени, связанная с синтезированием дорогостоящего материала и формированием матриц для прессования, значительно увеличивают стоимость получаемых пленок. Исходя из выше сказанного, в зависимости от поставленных задач следует выбирать наиболее оптимальный метод формирования тонких пленок. На стадии экспериментальных исследований для снижения материальных затрат и минимизации времени, затраченного на подготовку образцов, целесообразно использовать метод вакуумно-термического испарения. В случае масштабного производства использование метода магнетронного распыления позволить получить структуры с более точными характеристиками. В данной работе исследуются электрофизические свойства тонких пленок материала фазовой памяти Ge2Sb2Te5, полученные методом МР. Выбор именного этого способа осаждения связан с необходимостью получения исследуемых образцов строго определенного состава. Магнетронное распыление является разновидностью методов ионно-плазменного нанесения тонких пленок. Распыление материала происходит за счет бомбардировки поверхности мишени ионами рабочего газа (как правило, аргона), образующимися в атмосфере аномального тлеющего разряда. Конструкция и принцип действия системы магнетронного распыления (СМР) показаны на рисунке 2.2. Рисунок 2.2 – Принципиальная схема магнетронного распыления [38] 28

В состав системы входят мишень магнетронного распыления, которая одновременно является источником распыляемого материала и катодом газового разряда, и магнитная система. В качестве анода системы могут выступать внутренние стенки камеры или дополнительный электрод, расположенный внутри камеры. Магниты, расположенные под мишенью, создают магнитное поле. Силовые линии магнитного поля замыкаются между полюсами магнитной системы. Внутри этой «магнитной» области мишень распыляется наиболее интенсивно [38]. При подаче на мишень отрицательного напряжения в камере возбуждается аномальный тлеющий разряд. Положительные ионы, образующиеся в разряде, ускоряются в направлении катода и бомбардируют его поверхность. Выбитые из мишени в результате бомбардировки частицы образуют непрерывный поток материала, который осаждается в виде тонкой пленки на подложках, удаленных на некоторое расстояние от мишени [38]. Осаждение аморфных тонких пленок GST225 методом МР осуществлялось на установке «МВУ ТМ-МАГНА 05». Перед началом осаждения из камеры был откачан воздух, остаточное давление воздуха оказалось равным 7⋅10-3Па. Сам процесс осаждения проводился в атмосфере инертного газа аргона Ar (расход рабочего газа составил 0,6 л/ч). Давление паров аргона в камере в момент осаждения составляет 6,8⋅10-1Па. На магнетрон подавалась мощность 100 Вт при постоянном напряжении – 230 В. Перед нанесением материала GST225 на подложку осуществлялось предварительное распыление мишени GST225 на заслонку в течение 1 минуты, время напыления материала на подложку – 1 минута. Скорость осаждения пленки на подложку составила ~130 нм/мин. 2.2 Методы исследования тонких пленок Ge 2 Sb 2 Te 5 Для определения энергодисперсионной состава рентгеновской получаемых пленок спектроскопии. использовался Структура тонких метод пленок исследовалась методом рентгенофазового анализа. Определение структуры и состава многокомпонентных халькогенидных полупроводников является достаточно сложной задачей. В случае исследований 29

материалов системы Ge – Sb – Te эта задача становится еще более сложной из-за близких значений атомных весов элементов сурьмы (121,75 а.е.м.) и теллура (127,6 а.е.м.) их спектральные линии располагаются близко друг к другу. В результате частичного перекрытия спектральных линий их определение при помощи стандартных методов рентгеновской спектрометрии становится затруднительным [37]. Исследование морфологии поверхности и толщины исследуемых образцов осуществлялось методами атомно-силовой микроскопии. 2.2.1 Рентгенофазовый анализ Метод рентгенофазового анализа (РФА), использующий явление дифракции рентгеновских лучей на кристаллической решетке, применялся для идентификации различных фаз в исследуемых материалах на основе создаваемой ими дифракционной картины. Рентгенофазовый анализ проводился на дифрактометре Rigaku D/Max 2500 с вращающимся медным анодом с длиной волны 0,154 нм. Максимально допустимая мощность – 18кВт; номинальный ток – 10-300 А; стабильность – в пределах 0,01 %; антикатод – вращающийся анод; размер фокального пятна – 0,5х10 мм2. 2.2.2 Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (ЭДС) – это аналитическая методика элементного анализа твердого вещества, основанная на анализе энергии эмиссии его рентгеновского спектра. С помощью пучка электронов атомы исследуемого образца возбуждаются, испуская характерное для каждого химического элемента рентгеновское излучение. Исследуя энергетический спектр такого излучения, можно сделать выводы о качественном и количественном составе образца. Состав тонких пленок GST225 исследовался при помощи JEOL EDS System при напряжениях 10, 15 и 20 кВ. Погрешность проведенных измерений не превышает ±5%. Исследование проводилось в ЦКП НИУ «МИЭТ». 30

2.2.3 Атомно – силовая микроскопия Для исследования морфологии поверхности и контроля толщины измеряемых образцов применялся метод атомно-силовой микроскопии (АСМ). Атомно – силовая микроскопия – это один из современных неразрушающих методов исследования морфологии поверхности твердого тела с высоким разрешением. Принцип действия АСМ основан на силовом взаимодействии сканирующего зонда (кантилевера) и исследуемой поверхности. Неравномерность рельефа поверхности заставляет зонд отклоняться/изгибаться от первоначального положения, а специальные датчики регистрируют это изменение. Анализируя величину отклонения кантилевера от поверхности, можно контролировать силу его взаимодействия с поверхностью, определяя тем самым неровности рельефа. В данной работе морфология образцов исследовалась на атомно-силовом микроскопе NT-MDT SolverPro. Измерение проводилось в полуконтактном режиме. Разрешение прибора составляет 1 мкм, числовая апертура – 0,28. Погрешность измерений ±10%. 2.3 Исследование электрофизических свойств тонких пленок Ge 2 Sb 2 Te 5 К одним из наиболее важных электрофизических характеристик, связанных с эффектом переключения, относятся величина порогового значения напряжения Uth и длительность переключения τ. Для полноценного исследования эффекта переключения в тонких пленках Ge2Sb2Te5 были проведены измерения электрофизических параметров экспериментальных образцов в двух режимах: 1) при воздействии постоянным напряжением и 2) при воздействии импульсами напряжения. Для удобства измерений и повышения точности получаемых данных была разработана и собрана коммутационно – резистивная камера, которая совместила в себе две электрические схемы для измерений: 1) схему для измерений в режиме постоянного напряжения и 2) схему для измерений в импульсном режиме (рисунок 2.3). 31

б а в Рисунок 2.3 – Коммутационно- резистивная камера: вид сверху (а), вид сбоку (б), вид изнутри (в) 2.3.1 Образцы для исследования эффекта переключения с памятью в тонких пленках Ge 2 Sb 2 Te 5 Для исследования эффекта переключения с памятью в тонких пленках GST225 были разработаны и изготовлены образцы двух типов: тонкопленочные образцы с нижним электродом, в качестве которого выступал сплошной слой металла (образец №1), и образцы со взаимно перпендикулярным расположением верхнего и нижнего электродов (крестообразная структура, образец №2). Вид исследуемых образцов представлен в таблице 2.1 32

TiN+W (50нм+200нм) Золотой прижимной зонд Вид образца 1 33 Верхний электрод Образец со сплошным слоем нижнего электрода № п/п 2 Нижний электрод Образец со взаимно перпендикулярными электродами Таблица 2.1 – Вид исследуемых образцов Al (30нм) Al (600нм) Толщина Ge2Sb2Te5, нм Схематическое изображение образца Вид сверху Вид сбоку Верхний электрод Au 130 нм GST225 TiN W SiO 2 Si 400 нм Нижний электрод

При выборе материалов электродов необходимо учитывать следующие физические параметры металлов: температуру плавления, адгезионные свойства материала электрода к слою GST225, омичность формируемых контактов и степень автолегирования металла в слой GST225. Наиболее распространенными материалами, используемыми в технологии создания ячеек фазовой памяти, являются Al, W и TiN. У образцов №1 в качестве нижнего электрода выступали последовательно напыленные методом магнетронного распыления слои W и TiN толщиной 200 и 50 нм соответственно. Незначительное добавление TiN к W позволяет улучшить адгезионные свойства вольфрама и избежать автолегирования титана в слой ХСП. В противном случае проникновение Ti в ХСП приводит к повышению вероятности самопроизвольной кристаллизации, что делает ячейки фазовой памяти неработоспособными (таблица 2.2) [37]. Таблица 2.2 – Достоинства и недостатки материалов, применяемых в качестве электродов при создании ячеек фазовой памяти Материал Недостатки W Плохая адгезия к GST225 Ti TiN Достоинства Малая вероятность автолегирования Возможность автолегирования в слой GST225; повышение вероятности самопроизвольной кристаллизации. Невозможность получения толстых пленок изза внутренних напряжений, возникающих в процессе роста. Алюминиевые электроды на образцах с Хорошая адгезия. Отсутствие диффузии в GST225; хорошая адгезия. крестообразной структурой формировались методом вакуумно-термического испарения. Выбор данного материала обусловлен возможностью возникновения спонтанной кристаллизации ХСП, которая может произойти во время нанесения толстого слоя металла (600 нм) на исходную аморфную пленку. Толщина нижнего алюминиевого электрода – 30 нм. Толщина верхнего металлического слоя выбиралась так, чтобы избежать обрыва электрического контакта металл – ХСП. Толщина нижнего электрода определяется величиной тока, протекающего через него. 34

2.3.2 Методика исследования эффекта переключения с памятью в режиме постоянного напряжения. Для исследования эффекта переключения с памятью в тонких пленках Ge2Sb2Te5 в режиме постоянного напряжения и измерения вольт – амперных характеристик (ВАХ) использовался измерительный аппаратно – технический комплекс (АТК), структурная и электрическая схема которого представлены на рисунке 2.4 (а, б) [37]. н а б Рисунок 2.4 – АТК для исследования электрофизических свойств тонких пленок Ge2Sb2Te5 в режиме постоянного напряжения: структурная схема (а), электрическая схема (б) Измерительный стен включает в себя цифровой пикоамперметр Keithley 6486, цифровой мультиметр Keithley 2700 и источник питания Agilent E3647A. Ток, протекающий в цепи через последовательно соединенные исследуемую резистивную структуру и нагрузочное сопротивление (Rн1 = 145 Ом), измерялся пикоамперметром. Падение напряжения на образце фиксировалось мультиметром. Входное напряжение задавалось источником питания Agilent E3647A. При помощи зондовой станции (рисунок 2.5) зонды аккуратно подводились к поверхности исследуемых образцов. Для того чтобы зафиксировать момент установления электрического контакта, с источника питания подавалось малое напряжение 0,02 В. Это 35

исключало процессы физического повреждения структуры, такие как прокол исследуемого слоя GST225. Рисунок 2.5 – Зондовая станция с микроскопом Во время измерения выходное напряжение изменялось от 0 до 5 В с шагом 0,05 В. Величина толщины осажденных халькогенидных пленок выступала в роли межэлектродного расстояния и составляла ~ 130 и 400 нм. Падение напряжения UGST на активной области тонкой пленки Ge2Sb2Te5 рассчитывалось по формуле (2.1), как разность между выходным напряжением источника питания U0 и падением напряжения на нагрузке, которое рассчитывалось согласно закону Ома, как произведение тока I0, протекающего в цепи, и сопротивления нагрузки Rн: 𝑈𝐺𝑆𝑇 = 𝑈0 − 𝐼0 𝑅н (2.1) 2.3.3 Методика исследования эффекта переключения с памятью в импульсном режиме Для исследования эффекта переключения с памятью в тонких пленках Ge2Sb2Te5 в импульсном режиме использовался измерительный аппаратно – технический комплекс, структурная и электрическая схема которого представлены на рисунке 2.6 (а, б) [37]. 36

а UН UGST RН RGST б Рисунок 2.6 – АТК для исследования электрофизических свойств тонких пленок Ge2Sb2Te5 в импульсном режиме: структурная схема (а), электрическая схема (б) Согласно ГОСТ Р 16465-70 [39] прямоугольный импульс должен иметь вид, как показано на рисунке 2.7. К основным характеристикам такого импульса можно отнести амплитуду Ап и длительность импульса τп, длительность фронта нарастания и среза импульса τфп и τсп, а также неравномерность вершины прямоугольного выброса δ п и выброс на вершине прямоугольного импульса b1. 37

Ап – амплитуда импульса, τп – длительность импульса, τфп – длительность фронта нарастания импульса, τсп – длительность среза импульса, δп – неравномерность вершины прямоугольного импульса, b1 – выброс на вершине прямоугольного импульса Рисунок 2.7 – Осциллограмма однократного прямоугольного импульса [39] Генератор импульсов АКИП-3305 формирует на образце и последовательно соединенном с ним нагрузочном сопротивлении (Rн = 145 Ом) однократный прямоугольный электрический импульс. Длительность и амплитуда подаваемого сигнала задаются согласно условиям проводимого эксперимента. В таблице 2.2 приведены основные параметры используемого генератора АКИП-3305. Таблица 2.3 – Основные параметры генератора импульсов АКИП-3305 Режимы Вид выходного сигнала Длительность импульса Погрешность установки временного интервала Выброс Диапазон амплитуды Погрешность установки амплитуды Внутренний, внешний, однократный Синхроимпульс, одиночный или парный импульс 5 нс…10000 с ±(5*Т*10-5 + 5 нс) Не более 10% при амплитуде импульса 5 Впик на 50 Ом ±(25 мВпик...5Впик) ±(2% + 25 мВпик) На рисунке 2.8 представлен однократный прямоугольный импульс амплитудой 5 В и длительностью 600 нс, формируемый на выходе генератора. 38

Рисунок 2.8 – Импульс на выходе генератора Цифровой осциллограф LeCroy-waveRunner 44Xi фиксирует падение напряжения на образце. Аналогично измерениям в режиме постоянного напряжения при помощи зондовой станции осуществлялось прецизионное позиционирование и подвод прижимного зонда к поверхности исследуемых пленок. Момент касания зонда с поверхностью пленки фиксировался при помощи сигнала осциллографа во время подачи постоянного сигнала малой амплитуды ~ 0,06 В. Во время проведения экспериментов длительность однократного импульса напряжения задавалась ~ 600 нс, амплитуда выходного прямоугольного импульса 5 В. Согласно электрической схеме (рисунок 2.6) ток I0, протекающий в цепи, определяется по закону Ома как отношение разности выходного напряжения генератора U0 и падения напряжения UGST к сопротивлению нагрузки RН. По формулам 2.2-2.4 производились расчеты тока I0 и определялись ВАХ. 𝐼𝑜 = 𝐼1 = 𝐼2 (2.2), 𝑈0 = 𝑈н + 𝑈𝐺𝑆𝑇 (2.3), 𝐼0 = 𝑈н 𝑅н = 𝑈0 −𝑈𝐺𝑆𝑇 𝑅н 39 (2.4).

Выводы по главе 2 1. Тонкие пленки Ge2Sb2Te5 были сформированы методом магнетронного распыления. Использование данного метода позволяет получать пленки строго определенного состава, что оказывает большое влияние на воспроизводимость изучаемых параметров и исследуемые характеристики. 2. Для исследования эффекта переключения с памятью в тонких пленках Ge2Sb2Te5 были изготовлены и исследованы структуры со взаимно перпендикулярным расположением электродов (крестообразная структура) и образцы, у которых в качестве нижнего электрода выступал сплошной слой металла. Выбор материалов и структуры со взаимно перпендикулярным расположением электродов обусловлен стремлением приблизить экспериментальный образец к структуре реальной ячейки фазовой памяти. 3. Для получения полноценных сведений о составе и структуре исследуемого материала тонкие пленки Ge2Sb2Te5 исследовались методами энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии и рентгенофазового анализа. Толщина и морфология поверхности тонких пленок исследовалась на атомно-силовом микроскопе. 4. С целью повышения точности получаемых данных во время измерений была разработана и собрана коммутационно – резистивная камера, уменьшающая погрешность исследуемых электрофизических параметров. Данная камера совместила в себе две электрические схемы для измерений: 1) схему для измерений в режиме постоянного напряжения и 2) схему для измерений в импульсном режиме. 40

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 41

3.1 Исследование исходных тонких пленок Ge 2 Sb 2 Te 5 Состав исходных пленок Ge2Sb2Te5 сформированных методом магнетронного распыления исследовался методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Использование данного метода позволило определить, что состав полученных пленок близок к соответствует Ge2Sb2Te5 (таблица 3.1). С помощью метода рентгенофазового анализа установлено, что исходные пленки Ge2Sb2Te5 находились в аморфном состоянии. Таблица 3.1 – Результаты исследования состава Ge2Sb2Te5 методом ЭДС Практически рассчитанные значения, атом. % 23,7 24,7 51,6 Ge Sb Te Теоретически рассчитанные значения, атом. % 22,2 22,2 55,6 3.2 Исследование эффекта переключения с памятью в тонких пленках Ge 2 Sb 2 Te 5 в режиме постоянного напряжения Для исследования электрофизических параметров тонких пленок GST225 в режиме постоянного напряжения и определения величины порогового напряжения переключения Uth использовались образцы со сплошным слоем нижнего электрода и образцы с крестообразной структурой (таблица 2.1). Все исследуемые структуры имеют S-образную вольтамперную характеристику с явно выраженной областью отрицательного дифференциального сопротивления (ОДС). На рисунке 3.1 представлена ВАХ образца, в качестве нижнего электрода у которого выступал сплошной слой металла. При постепенном увеличении напряжения, подаваемого на структуру, ток, протекающий в цепи, закономерно увеличивается. Из графика видно, что при достижении некоторого порогового значения напряжения Uth = 0,75 В (E = 0,58·105 В/см) происходит скачкообразное увеличение силы тока, связанное с уменьшением сопротивления материала пленки с 360 кОм до 60 Ом. Такое изменение сопротивления вызвано переходом высокоомного состояния (ВС) в низкоомное (НС). 42 материала из первоначального

Рисунок 3.1 – Эффект переключения в тонкой пленке Ge2Sb2Te5 со сплошным слоем нижнего электрода (полулогарифмический масштаб) При воздействии постоянным напряжением на крестообразную структуру эффект переключения также был зафиксирован. Во время измерения напряжение постепенно увеличивалось до 5 В («прямой» ход на рисунке 3.2). При достижении Uth = 0,5 В (Е = 0,38·105 В/см) на графике можно наблюдать переход ХСП в НС. Сопротивление пленки при этом изменилось с 240 кОм в ВС до 2 кОм в НС. Дальнейшее увеличение напряжения позволило сохранить НС и перевести материал, предположительно, в кристаллическую фазу. Предположение о кристаллизации материала подтверждается уменьшением подаваемого напряжения до исходного значения («обратный» ход на рисунке 3.2): после снятия напряжения сопротивление GST225 составляет 3 кОм, что близко к величине сопротивления сразу после переключения. В таблице 3.2 приведены основные параметры, определяемые по результатам исследований тонких пленок Ge2Sb2Te5 в режиме постоянного напряжения. 43

R НС ~ 2 кОм R’НС ~ 3 кОм RВС ~ 240 кОм R’ВС ~ 365 кОм Рисунок 3.2 – Эффект переключения с памятью в тонкой пленке Ge2Sb2Te5 со взаимно перпендикулярными электродами (полулогарифмический масштаб). Таблица 3.2 – Исследование эффекта переключения в режиме постоянного напряжения Параметры Материал и hэлектрода, нм hGST, нм Uth, B E, В/см Rвс, Ом Rнс, Ом ΔR, Ом TiN+W (50нм+200нм) 130 0,75 0,58·105 360·103 0,06·103 ~ 103 Al (30нм) / Al (600нм) 400 0,5 0,38·105 240·103 2·103 ~ 102 3.3 Исследование эффекта переключения с памятью в тонких пленках Ge 2 Sb 2 Te 5 в импульсном режиме Для исследования электрофизических параметров тонких пленок GST225 в импульсном режиме и определения времени переключения τ использовались образцы со сплошным слоем нижнего электрода и образцы со взаимно перпендикулярным расположением электродов (таблица 2.1). На исследуемую структуру с генератора подавались однократные прямоугольные импульсы напряжения амплитудой 5 В и длительностью 600 нс. Данная величина 44

напряжения выбиралась исходя из того, что для большинства запоминающих USB-устройств напряжение питания не превышает 5 В. На структуре со сплошным слоем нижнего электрода была проведена серия измерений, результаты которой показали, что переключение материала из высокоомного аморфного состояния в низкоомное, возможно кристаллическое, на данном образце происходит приблизительно через 180-240 нс после подачи импульса, а сопротивление материала изменяется на два порядка. На рисунке 3.3 представлена осциллограмма, отображающая эффект переключения с памятью в материале GST225 под действием однократного электрического импульса напряжения. Из графика видно, что падение напряжения на тонкой пленке происходит через ~170 нс с момента подачи импульса (1-ое измерение на рисунке 3.3, б). Длительность переключения составляет ~30 нс, а сопротивление при этом уменьшается с 5,4 кОм в ВС до 25 Ом в НС – исследуемая структура переходит из ВС в НС за время равное ~200 нс. Повторная подача импульса той же амплитуды и длительности свидетельствует о сохранении материалом низкоомного состояния даже после снятия напряжения (2-ое измерение на рисунке 3.3, а). На рисунке 3.3 изображена ВАХ структуры со сплошным слоем нижнего электрода. а б Рисунок 3.3 – Результаты измерений структуры со сплошным слоем нижнего электрода: электрическое переключение структуры (а), ВАХ структуры (б) 45

При исследовании крестообразной структуры осциллограмма переключения выглядит так, как показано на рисунке 3.4. Изначально, в области АБ, пленка находится в высокоомном аморфном состоянии. Через ~ 220 нс с момента подачи импульса (область БВ) начинается переключение пленки из ВС в НС. Длительность переключения Δτ составляет ~ 20 нс. Область ВГ соответствует пребыванию пленки в низкоомном, предположительно кристаллическом, состоянии. При снятии напряжения НС сохраняется, что подтверждается воздействием повторного импульса напряжения (2-ое измерение на рисунке 3.4). На осциллограмме можно увидеть еще одну область – ГД. Данный участок также соответствует пребыванию пленки в НС, а падение напряжения обусловлено фронтом среза импульса. Б В В Г А Д АБ – пленка находится в ВС; ВГ, ГД - пленка находится в НС; БВ – переключение Рисунок 3.4 – Электрическое переключение крестообразной структуры Вольтамперная характеристика тонкой пленки Ge2Sb2Te5 при воздействии электрическим прямоугольным импульсом напряжения, представлена на рисунке 3.5. Выделенные области АБ, БВ, ВГ и ГД соответствуют областям, отмеченным на рисунке 3.4. Область БВ на ВАХ соответствует области ОДС. 46

Рисунок 3.5 – ВАХ крестообразной структуры На рисунке 3.6 изображена зависимость тока I0 от времени t при подаче импульса амплитудой 5 В [40]. На данном графике отчетливо видно время задержки τdelay – резкое возрастание тока происходит через определенное время после подачи на исследуемый образец прямоугольного импульса напряжения. Время задержки соответствует времени начала переключения τth. Рисунок 3.6 – Зависимость тока от времени при подаче прямоугольного импульса амплитудой 5 В и длительностью 600 нс 47

В таблице 3.2 приведены все параметры, определяемые по напряжению, измеренному на GST225 во время исследования для двух типов образцов: сопротивление пленки в высокоомном состоянии (RВС); сопротивление пленки в низкоомном состоянии (RНС); изменение сопротивления (∆R); время начала (τth) и окончания (τsw) переключения; длительность переключения (∆τ). Таблица 3.2 - Исследование эффекта переключения в импульсном режиме U, B E, В/см hGST, нм τимпульса, нс Материал и hэлектрода, нм RВС, Ом Условия эксперимента 5 5 3,8·10 1,25·105 В/см 130 400 600 Определяемые параметры и их значения TiN+W (50нм+200нм) 3 Al (30нм) / Al (600нм) 11,5·10 100 RНС, Ом 5,4·10 25 ΔR, Ом τth, нс ~ 10 170 ~ 10 220 τSW, нс 200 240 Δτ=τSW-τth нс 30 20 2 3 2 Сравнение полученных результатов Исследование эффекта переключения с памятью в тонких пленках Ge2Sb2Te5 в режиме постоянного напряжения и под воздействием однократных прямоугольных импульсов показало, что в данном материале под действием внешних энергетических воздействий происходит переход из высокоомного в низкоомное состояние – изменение сопротивления составляет примерно 2-3 порядка. Величина порогового значения напряжения, при котором происходит переключение, не превышает 1 В, а время переключения варьируется от 180 до 240 нс. После снятия напряжения низкоомное состояние сохраняется, поэтому записанная в устройствах фазовой памяти информация не будет утеряна, а время, необходимое для записи данных, много меньше, чем время записи информации во флэш-устройствах (~104 нс). 48

Выводы по главе 3 1. методами Исследование структуры и состава исходных тонкопленочных образцов рентгенофазового анализа и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии показало, что изначально пленки находились в аморфном состоянии, а состав исследуемого материала близок к составу материала Ge2Sb2Te5. 2. При исследовании эффекта переключения с памятью в тонких пленках Ge2Sb2Te5 было установлено, что из-за внешнего электрического воздействия осуществляется переход материала из исходного высокоомного в низкоомное состояние, которое сохраняется после снятия энергетического воздействия. В результате такого перехода сопротивление материала уменьшается на 2-3 порядка. Вольтамперная характеристика исследуемых структур имеет S-образную форму с явно выраженной областью отрицательного дифференциального сопротивления. 3. Исследование тонких пленок Ge2Sb2Te5 в режиме постоянного напряжения позволило установить величину порогового напряжения переключения Uth. Для образцов со сплошным слоем нижнего электрода Uth=0,75 В (Е = 0,58·105 В/см), а для структур со взаимно перпендикулярными электродами Uth = 0,5 В (Е = 0,38·105 В/см). 4. Время переключения и длительность перехода тонких пленок Ge2Sb2Te5 из ВС в НС были установлены во время измерений в импульсном режиме при подаче однократного прямоугольного импульса напряжения амплитудой 5 В и длительностью 600 нс. Длительность переключения составляет ~ 20 нс, а время переключения варьируется от 180 до 240 нс. 49

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. В работе проведен анализ современных и перспективных видов энергонезависимой памяти, который выявил, что среди разрабатываемых на сегодняшний день технологий наиболее перспективной является технология фазовой памяти. Рассмотрены существующие типы РСМ-ячеек и проанализированы их основные достоинства и недостатки. 2. Изучение свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников показало, что наиболее оптимальными материалами для создания РСМ-ячеек являются соединения системы Ge-Sb-Te, в которых происходят сверхбыстрые фазовые переходы (эффект переключения). В данной работе большое внимание уделено исследованию эффекта переключения с памятью и определению временных и вольтамперных характеристик переключения. 3. Для исследования эффекта переключения с памятью были изготовлены образцы с крестообразной структурой и образцы, у которых в качестве нижнего электрода выступал сплошной слой металла. Исследование структурно-химических свойств тонких пленок GSТ методом РФА и ЭДС позволило установить, что исходные пленки находились в аморфном состоянии, а их состав соответствовал составу Ge2Sb2Te5. 4. Разработан аппаратно-технический комплекс, позволяющий исследовать эффект переключения с памятью. АТК включает в себя две электрические схемы, при помощи которых можно проводить измерения эффекта переключения с памятью в двух режимах: в режиме постоянного напряжения и в импульсном режиме. 5. По результатам измерений в режиме постоянного напряжения была определена величина порогового напряжения переключения Uth, которая для всех исследуемых образцов не превышала 1 В. По итогам измерений было установлено, что величина напряжения для исследования переключения с памятью в импульсном режиме U0 должна быть больше Uth: U0 > Uth. 6. Определение длительности переходного процесса Δτ и времени переключения осуществлялось в импульсном режиме. В результате проведенных измерений был установлено, что длительность переходного процесса составляет ~ 20 нс, а время переключения варьируется от 180 до 240 нс. 50

ЛИТЕРАТУРА Инфопортал wikja.ru. Флэш-память. – 2015. – [Электронный ресурс]. URL: 1. http://ru.science.wikia.com/wiki/Флэш-память (дата обращения: 10.04.2017). Якубов А. Исследование электрофизических свойств тонких пленок 2. материалов фазовой памяти на основе соединений на квазибинарном разрезе GeTeSb2Te3: дисс. магистра: 11.04.04 / Якубов А.О. – М. – 2016. – 70 с. Шерченков А.А., Лазаренко П.И., Бабич А.В., Тимошенков С.П. Фазовая 3. память: современное состояние и перспективы использования. Уч.-изд. – М.: ИПК МИЭТ, 2016. – 135 с. 4. Постолатий В. BigData шагает по планете // Российская газета – 2013. – №896. – [Электронный ресурс]. URL: https://rg.ru/2013/05/14/infa-site.html (дата обращения: 20.04.2017). 5. Бабурин С., Самоделов А. Магниторезистивная память MRAM // Компоненты и технологии. – 2012. - №10. – С. 51-54. 6. Романова И. Магниторезистивная память MRAM копании Everspin Technologies // Элементная база электроники. – 2014. – №8. – С. 72-77. 7. блоги Иванов М. Перспективные типы оперативной памяти // Компьютерные студентов ВМК. – 2010. – [Электронный ресурс]. URL: https://docviewer.yandex.ru/view/73105401/?*=voXIiEA8H7QEIPo5gnIhNEodzGh7InVybCI 6Imh0dHA6Ly9jb21wYmxvZy5pbGMuZWR1LnJ1L3VwbG9hZHMvZmlsZXMvNTE5L2Vi OWVjMjE2YzcucGRmIiwidGl0bGUiOiJlYjllYzIxNmM3LnBkZiIsInVpZCI6IjczMTA1NDA xIiwieXUiOiI3MDE4MTIzNjcxNDkzOTE4NzA0Iiwibm9pZnJhbWUiOnRydWUsInRzIjoxN Dk0NjcxOTI5MjQyfQ%3D%3D&page=1&lang=ru (дата обращения: 27.04.2017). 8. Kolomiets B.T.Vitreous Semiconductors // Physica Status Solidi. —1964. — Vol. 7. — P. 359-372. 9. Коломиец Б.Т., Лебедев Э.А. Вольтамперная характеристика точечного контакта со стеклообразным полупроводником // Радиотехника и электроника. – 1963. – Т. 8. – С. 2097-2098. 10. Ovshinsky S.R. Reversible Electrical Switching Phenomena in Disordered Structures // Physical Review Letters. – 1968. – Vol.21. – № 20. — P. 1450-1456. 51

11. Богословский Н.А., Цэндин К.Д. Физика эффектов переключения и памяти в халькогенидных стеклообразных полупроводниках // Физика и техника полупроводников. – 2012. – T. 46. – №5. – C. 577-608. 12. Neale R.G., Nelson D.L., Moore G.E. Nonvolatile and Reprogrammable, the Read-Mostly Memory is Here // Electronics. Sept. – 1970. – P. 56−60. 13. Козюхин, С.А., Шерченков А.А., Новоторцев В.М., Тимошенков С.П. Материалы фазовой памяти на основе сложных халькогенидов и их применение в устройствах оперативной памяти // Российские нанотехнологии. – 2011. – Т. 6. – № 3. – C. 50-58. 14. Yamada, N13,13. Rapid–phase transitions of GeTe–Sb2 Te3, pseudobinary amorphous thin films for an optical disk memory // J. Appt. Phys. – 1991. – Vol. 69. – № 5. – P. 2849–2856. 15. Козюхин С.А., Шерченков А.А. Перспективы применения халькогенидных сплавов в элементах фазовой памяти // Приложение к журналу «Вестник РГРТУ». —2009. — № 4. – С. 138-143. 16. Hayat Н. A study of the scaling and advanced functionality potential of phase change memory devices: a thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD) in Engineering / Hasan Hayat. – 2016. – 214 р. 17. Krishnamurthy, R. First Volume Production Phase Change Memory by Micron / R. Krishnamurthy // Chipworks. – 2013. – 23 may. – [Электронный ресурс]. URL: http://www.chipworks.com/en/technical-competitive-analysis/resources/blog/first-volumeproduction-phase-change-memory-by-micron/ (дата обращения: 02.05.2017). 18. Инфопортал ichip.ru. Революция на рынке памяти: Intel 3D Xpoint заменит RAM и SSD. – 2017. – [Электронный ресурс]. URL: http://ichip.ru/revolyuciya-na-rynkepamyati-intel-3d-xpoint-zamenit-ram-i-ssd.html (дата обращения: 19.04.2017). 19. Социальное СМИ об IT. Память Intel Optane. – 2017. – [Электронный ресурс]. URL: https://habrahabr.ru/company/it-grad/blog/318542/ (дата обращения: 20.04.2017). 20. Kim S.B. Scalability and reliability of phase change memory: dissertation of Doctor of Philosophy / Sang Bum Kim. – 2010. – 169 р. 21. Barclay M.J. A reliability prediction method for phase-change devices using optimized pulse conditions: dissertation of Doctor of Philosophy in Electrical and Computer Engineering / Martin Jared Barclay. – 2014. – 171 р. 52

22. Aaron A., Rachel L., Mehdi A., Eric P., Kenneth G. Analytical Model of Graphene-Enabled Ultra-Low Power Phase Change Memory // 15th IEEE ITHERM Conference. – 2016. – Vol. 15. – №1. – Р. 670-674. 23. Технологии хранения данных: Intel революционизирует хранение. – 2016. – [Электронный ресурс]. URL: http://www.storagenews.ru/66/Intel_Optane_66.pdf (дата обращения: 28.04.2017). 24. Попов А.И., Сальников С.М., Ануфриев Ю.В. Условия устойчивого переключения в ячейках памяти на фазовых переходах // Физика и техника полупроводников. – 2015. – T. 49. – №4. – C. 509-514. 25. Geoffrey W. Burr., Matthew J. Breitwisch, Michele Franceschini, Davide Garetto, Kailash Gopalakrishnan, Bryan Jackson, Biilent Kurdi, Chung Lam, Luis A. Lastras, Alvaro Padilla, Bipin Rajendran, Simone Raoux, Rohit S. Shenoy Phase change memory technology // Journal of Vacuum Science and Technology. – 2010. – Vol. 18. – №2. – Р. 223-262. 26. Wuttig M. A treasure map leading to novel phase change materials // Umicore: materials. – 2009. – July. – P. 12-13. 27. Geoffrey W. Burr., Matthew J. Brightsky, Abu Sebastian, Huai-Yu Cheng, Jau-Yi Wu, Sangbum Kim, Norma E. Sosa, Nikolaos Papandreou. Recent progress in phase-change memory technology // IEEE journal on emerging and selected topics in circuits and systems. – 2010. – Vol. 18. – №3. – Р. 3-49. 28. Yamada N. Erasable Phase Change Optical Materials // MRS Bulletin. - 1996. - Vol. 21. – №9. – P. 48-50. 29. W.C. Chien. Reliability Study of a 128Mb Phase Change Memory Chip Implemented with Doped Ga-Sb-Ge with Extraordinary Thermal Stability / W.C. Chien, H.Y. Cheng, M. BrightSky, A. Ray, C.W. Yeh, W. Kim, R. Bruce, Y. Zhu, H.Y. Ho, H.L. Lung, and C. Lam // 15th IEEE ITHERM Conference. – 2016. – Vol. 15. – №1. – Р. 230-238. 30. Нгуен Х.Ф. Оптические свойства тонких пленок Ge2Sb2Te5 и влияние на них легирующих примесей: дис. к. ф.-м. н.: 01.04.10/ Нгуен Хуи Фук. – М., 2014. – 171 с. 31. Babich. А., Sherchenkov А., Kozyukhin S., Lazarenko P., Timoshenkov S., Boytsova O. Investigation of the crystallization kinetics in Ge-Sb-Te-Bi and Ge-Sb-Te-In phasechange memory materials // Journal of optoelectronics and advanced materials. – 2016. – Vol. 18. – №3-4. – P. 235-239. 53

32. Lazarenko P., Sherchenkov A., Kozyukhin S., Babich A., Timoshenkov S., Gromov D, Yakubov A., Terekhov D. Influence of Bi Doping on the Electrical Properties of Ge2Sb2Te5 Thin Films for Phase Change Memory Application // International Conference on Computer Science and Information Engineering. – 2015. – Р. 76-81. 33. Li Z., Lu Y., Ma Y., Song S., Shen X., Wang G., Dai S., Song Z. Changes in electrical and structural properties of phase-change Ge-Sb-Te films by Zr addition // Journal of Non-Crystalline Solids. – 2016. – Vol. 9. – №13. – Р. 1214-1220. 34. Hua Zou, Yifeng Hu, Xiaoqin Zhu, Yuemei Sun, Long Zheng, Yongxing Sui, Shichen Wu, Zhitang Song. Improvement in reliability and power consumption based on Ge10Sb90 films through erbium doping // Springer Science + Business Media New York. – 2017. – Vol. 13. – P. 12-17. 35. Guo T. The ultrafast phase-change memory with high-thermal stability based on SiC-doped antimony / Sannian Song, Le Li, Xinglong Ji, Chang Li // Scripta Materialia. – 2016. – Vol. 129. – P. 56-60. 36. Lazarenko P.I., Kozyukhin S.A., Sherchenkov A.A., Babich A.V., Timoshenkov S.P., Gromov D.G., Zabolotskaya A.V., Kozik V.V. Electrophysical properties of Ge–Sb–Te thin films for phase change memory devices // Russian Physics Journal. – 2017. – Vol. 59. – №9. – Р. 1417-1424. 37. Лазаренко П. И. Технология получения и электрофизические свойства тонких пленок материалов системы Ge-Sb-Te, предназначенных для устройств фазовой памяти: дис. к. т. н.: 05.27.06 / Лазаренко Петр Иванович. – М., 2014. – 181 с. 38. Оскирко В. О. Импульсный биполярный источник питания для магнетронных распылительных систем: дис. к. т. н.: 05.09.12 / Оскирко Владимир Олегович. – Т., 2016. – 197 с. 39. ГОСТ Р 16465-70. Сигналы радиотехнические измерительные. Термины и определения. – М. Издательство стандартов, 2005. – 16 с. 40. Лебедев Э.А., Козюхин С.А., Константинова Н.Н., Казакова Л.П. Проводимость слоев халькогенидного стеклообразного полупроводника Ge2Sb2Te5 в сильных электрических полях // Физика и техника полупроводников. – 2009. - T. 43. – №10. – C. 1383-1386. 54

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

Рецензия от Глухенькая Виктория

В последнее время интерес к электрическим свойствам халькогенидных стеклообразных полупроводников системы Ge – Sb – Te сильно возрос. Это связано с их успешным применением в качестве основного материала в устройствах для записи оптической и электрической информации. Запоминающие устройства, выполненные по технологии фазовой памяти, являются основными конкурентами современной флэш-памяти, а в пе...

около 7 лет назад

Рецензия от Глухенькая Виктория

В настоящее время исследование эффекта переключения в тонких пленках материала фазовой памяти Ge2Sb2Te5 представляет собой актуальную задачу, поскольку технология энергонезависимой фазовой памяти является одной из наиболее перспективных среди разрабатываемых видов памяти и по некоторым показателям уже превосходит современную флэш-технологию. В представленной работе рассмотрено влияние прямоуго...

около 7 лет назад

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв