ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................................5
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР........................................................................................ 14
1.1 Обзор рынка запоминающих устройств .................................................................... 14
1.2 История создания фазовой памяти ............................................................................ 16
1.3 Принцип работы фазовой памяти ............................................................................... 17
1.4 Материалы, применяемые в устройствах фазовой памяти..................................... 18
1.5 Электрофизические свойства материалов фазовой памяти.....................................20
1.5.1 Температурные зависимости сопротивления ....................................................20
1.5.2 Эффекты переключения и памяти...................................................................... 22
1.6 Поиск оптимальной структуры ячеек фазовой памяти............................................ 23
1.7 Влияние контактирующих слоев на свойства тонких пленок материалов фазовой
памяти 26
1.7.1 Механические и адгезионные свойства материалов фазовой памяти ............ 27
1.7.2 Контактное сопротивление..................................................................................30
1.7.3 Влияние кинетики кристаллизации на работу фазовой памяти.......................31
Постановка цели и задач исследования ............................................................................ 34
Выводы по главе 1................................................................................................................36
ГЛАВА 2 МЕТОДИКИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ И ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ
ТОНКИХ ПЛЕНОК Ge2Sb2Te5 .................................................................................................37
2.1 Методики формирование тонких пленок Ge2Sb2Te5............................................... 37
2.1.1 Вакуумно-термическое испарение .................................................................... 37
2.1.2 Магнетронное распыление ................................................................................ 38
2.2 Методы исследования состава и структуры..............................................................38
2.2.1 Исследование структуры тонких пленок ........................................................... 38
2.2.2 Исследование состава ..........................................................................................39
2.3 Методы исследования морфологии поверхности и толщины тонких пленок .......39
2.3.1 Оптическая микроскопия .................................................................................... 39
2.3.2 Растровая электронная микроскопия .................................................................40
2.3.3 Атомно-силовая микроскопия ............................................................................ 40
2.3.4 Профилометрия.................................................................................................... 40
3
2.4 Методы исследования механических и адгезионных свойств ................................40
2.4.1 Исследование механических характеристик .....................................................41
2.4.2 Исследование адгезионной прочности ..............................................................42
2.4.3 Подготовка образцов для исследования механических характеристик и оценки
адгезионной прочности...............................................................................................................43
2.5 Методы измерения электрофизических характеристик тонкопленочных структур на
основе Ge2Sb2Te5......................................................................................................................... 43
2.5.1 Исследование поверхностного сопротивления .................................................43
2.5.2 Исследование температурных зависимостей электрофизических характеристик
44
2.5.3 Исследование электрического переключения ...................................................52
2.5.4 Методы исследования контактного сопротивления ......................................... 57
2.6 Разработка методики оценки кинетических параметров кристаллизации тонких
пленок материалов фазовой памяти по результатам измерений температурных
зависимостей удельного сопротивления..................................................................................60
Выводы по главе 2...............................................................................................................64
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЕВ Ge2Sb2Te5 ДЛЯ
УСТРОЙСТВ ФАЗОВОЙ ПАМЯТИ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ТОНКИХ ПЛЕНОК
И СТРУКТУР НА ИХ ОСНОВЕ .............................................................................................. 65
3.1 Отработка процесса формирования тонких пленок Ge2Sb2Te5 методом
магнетронного распыления ...................................................................................................... 65
3.2 Влияние метода формирования на свойства тонких пленок Ge2Sb2Te5.......... 69
3.2.1 Исследование состава .......................................................................................... 69
3.2.2 Исследование структуры и фазового состояния............................................... 71
3.2.3 Исследование механических свойств................................................................. 73
3.2.4 Адгезионная прочность .......................................................................................79
3.2.5 Исследования температурных зависимостей удельного сопротивления .......81
3.2.6 Кинетика процесса кристаллизации.................................................................. 84
3.3 Обоснование выбора метода формирования тонких пленок............................. 92
Выводы по главе 3...............................................................................................................94
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАТЕРИАЛОВ КОНТАКТИРУЮЩИХ СЛОЕВ
НА СВОЙСТВА ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ Ge2Sb2Te5................. 96
4.1 Механические свойства............................................................................................... 96
4
4.2 Адгезионная прочность ............................................................................................. 101
4.3 Удельное контактное сопротивление ...................................................................... 102
4.4 Влияние контактирующих слоев на кинетику кристаллизации ........................... 109
4.5 Влияние проводящих контактирующих слоев на эффект переключения тонких
пленок Ge2Sb2Te5 ..................................................................................................................... 121
4.5.1 Исследование электрического переключения при действии постоянного
напряжения 121
4.5.2 . Исследование электрического переключения при действии импульсногонапряжения................................................................................................................................ 127
4.6 Обоснование выбора материала электрода ............................................................ 129
Выводы по главе 4............................................................................................................. 130
ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ЯЧЕЙКИ ФАЗОВОЙ
ПАМЯТИ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ЭЛЕКТРОДОВ............................. 133
5.1 Технология изготовления структуры ячейки фазовой памяти с вертикальным
расположением электродов ..................................................................................................... 133
5.2 Исследование температурной зависимости удельного сопротивления структуры
ячейки фазовой памяти............................................................................................................ 136
5.3 Исследование эффекта переключения..................................................................... 137
5.3.1 Исследование электрического переключения придействии постоянного
напряжения................................................................................................................................ 137
5.3.2 Исследование электрического переключения придействиипрямоугольного
импульсного напряжения ........................................................................................................ 138
5.4 Практические рекомендации для оптимизации и совершенствования ................ 139
технологии создания фазовой памяти ............................................................................. 139
Выводы по главе 5............................................................................................................. 142
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.............................................................................143
Список сокращений и условных обозначений....................................................................... 147
Список используемых источников......................................................................................... 148
Приложение А. Структура ячейки фазовой памяти с вертикальным расположением
электродов ................................................................................................................................. 172
Приложение Б. Акты использования ..................................................................................... 175
