Sb基相变存储材料及其掺杂改性研究

发布时间：2020-04-16 18:24

【摘要】：当今时代是个信息爆炸的时代，伴随着信息量的急剧增长，对作为信息载体的存储器的要求也越来越高。目前应用最广泛的非挥发性存储器是闪存。但是由于本身的存储机理的限制，在可以预见的将来将不能满足便携存储的要求。基于硫系化合物的PRAM(Phase Change RandomAccess Memory)技术是新一代不挥发存储器技术，具有不挥发性、循环寿命长、功耗低、读/写速度快、抗辐射以及和现有的CMOS工艺兼容等优点，被认为是最有可能取代目前的闪存而成为未来可通用的存储器技术。当前在PRAM中广泛采用的相变材料是Ge-Sb-Te(GST)薄膜，随着研究的不断深入，GST薄膜作为PRAM存储介质也暴露出一些内在的不足，如RESET电流过高等问题，难以满足未来不挥发存储技术对高速、低功耗等的要求。为了降低相变材料的RESET电流，本论文主要做了以下几部分研究工作： 1.计算绘制了简单的相变材料的分布图，表明元素组合的离子性-共价性值在一定程度上与晶化温度、晶体结构等方面存在一定关联，这对以后相变材料的研究选择有一定的指导意义。 2.制备SiNx掺杂Sb_2Te_3薄膜， XRD结果表明，SiNx掺杂Sb_2Te_3薄膜退火后主要包含Sb_2Te_3晶相，在Sb含量增加时会出现Sb7Te晶相，这会明显降低非晶态电阻率。SiNx掺杂提高了Sb_2Te_3薄膜的晶态和非晶态电阻率，其电阻变化率大于106，与GST薄膜相比，SiNx掺杂Sb_2Te_3薄膜具有更高的晶态电阻率，有利于降低器件的RESET电流。 3.制备基于SiNx掺杂Sb_2Te_3薄膜的相变存储器件，该器件具有记忆开关特性。SiNx（5at.%）-Sb_2Te_3器件可以在2.2V-80ns-50ns(脉冲幅值-宽度-下降沿)的脉冲下实现SET操作，在4V-20ns-5ns的脉冲下实现RESET操作。器件尺寸对转变过程有明显的影响，器件尺寸越小SET/RESET所需脉冲能量越小。
【图文】：

闪存,单元结构,浮栅

上海交通大学硕士学位论文第一章绪论-2-图1-1 闪存的单元结构Fig.1-1 Cell structure of flash memory闪存由衬底、隧道氧化层、多晶硅浮栅（FG）、栅间绝缘层和多晶硅控制栅(CG)组成. [1]闪存的存储状态（“0”态和“1”态）主要由浮栅中的电荷状态决定。浮栅中俘获有电子时，存储单元的开启电压较高，流过沟道电流较小，定义为“0”；电子从浮栅中被拉出后，开启电压较低，流过沟道电流较大，定义为“1”。写“0”时，源漏电压为正，在控制栅（CG）上加一个较高的正电压，衬底接地，导电沟道中的热电子在漏端穿过栅氧层进入浮栅中，这种方式被称为沟道热电子注入（CHEI）；相反，擦除时，源漏端悬空，在控制栅（CG）上加一个较高的负电压

工作原理,自发畸变,原子,PZT材料

Fig.1-2 Cell structure of FeRAM目前应用最广泛的铁电材料是PZT（PbZrxTi1-xO3）和SBT（SrBi2Ta2O9）。PZT材料在居里温度以下，由于自发畸变，Zr 或者Ti 原子相对晶胞中的其它原子发生上下偏移，产生净偶极矩，形成自发极化，其饱和极化强度Ps与外电场呈电滞回线关系，如图1-3 所示[3]。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP333

【参考文献】