一、Ge-Sb-Te-O相变薄膜的光学性质研究（论文文献综述）
吴德振[1]（2019）在《ZnSb基相变存储薄膜的制备与改性研究》文中研究表明相变存储器是当前最具有希望替代传统存储器的新兴非易失性存储器,它具有存储速度快、存储数据密度高、循环擦写寿命高、高能耗比、抗辐射以及与CMOS兼容性好等优势。存储器功能是由最关键相变材料层实现。通过使用不同宽幅、不同强度的脉冲电流对相变材料层进行检测与加热,使材料不断在非晶态与晶态两种电阻值差异极大的状态间切换,实现对数据的读取和擦写。目前相变存储器使用最多的相变材料主要是以Ge2Sb2Te5为代表含Te的硫系化合物。但Ge2Sb2Te5材料较低的相变温度和结晶激活能限制了材料在高温等复杂环境中的使用能力。多年来通过对Ge2Sb2Te5材料的掺杂改性,衍生出了大量例如Sn Sb、Sb O等二元无Te的相变存储材料,其中Zn-Sb材料具有较高的载流子浓度和结晶温度等优势,有利于保证薄膜相变前后电阻比,提升薄膜的应用温度。为了进一步提升Zn-Sb基二元相变薄膜的结晶温度,提升薄膜晶化前后的电阻比值,本研究主要研究工作如下（1）制备不同Zn含量的Zn-Sb薄膜。分析薄膜电阻随温度转变特性后发现,Zn含量在50at%左右时薄膜的相变温度最高,达到了250℃。薄膜的结晶激活能也达到最大值4.549 e V,远比Zn含量在28.5at%的薄膜1.038 e V的激活能要高。退火后晶态薄膜的XRD分析结果显示,Zn含量低于50at%时薄膜相变时先结晶的Sb极大降低了材料的非晶态热稳定性,而结晶激活能最高的薄膜相变时主要形成ZnSb相。二元ZnSb薄膜有最高的结晶温度和非晶态热稳定性。（2）制备了不同N含量掺杂的ZnSb薄膜。N元素的加入极大地提高了薄膜相变温度点和相变前后薄膜的电阻比,最高结晶温度达到265℃,电阻比达到104量级。N的掺杂同样提高了沉积态薄膜的密度,薄膜厚度的变化率从6%左右降低到1%左右,有利于薄膜的循环使用寿命。N含量较少时,部分N元素填补了由物理沉积带来的缺陷,提升了薄膜的密度,提高了薄膜的相变温度点。而高N含量掺杂时,薄膜内的N原子更易与Zn结合,形成Zn-N键,甚至形成Zn3N2相,使得薄膜相变温度下降。（3）制备了不同ZnO掺杂的ZnSb薄膜。少量ZnO掺杂的ZnSb薄膜最高相变温度能达到263℃,高于未掺杂薄膜的250℃,十年数据保持温度也达到了201℃。ZnO的加入有利于抑制晶态薄膜晶粒的长大,380℃退火5 min后掺杂ZnO的ZnSb薄膜晶粒尺寸在20 nm左右,未掺杂薄膜能达到50 nm,更细小的晶粒可以保证晶态薄膜具有更高的电阻。高含量的ZnO掺杂会降低薄膜结晶温度。ZnO掺杂薄膜内的O元素更易与Sb元素结合。高ZnO含量掺杂的ZnSb薄膜相变后易产生Zn4Sb3和Sb2O3相,降低薄膜的非晶态热稳定性。
林阳[2]（2011）在《Ge2Sb2Te5基相变存储材料的制备和性能研究》文中研究表明相变存储技术是利用存储介质材料相结构的可逆变化来实现信息存储的一种技术。1968年S. R. Ovshinsky等人最先发现硫族化合物Te48As30Si12Ge1o材料的非晶态与结晶态之间的光学特性和电导率都有显着不同,而且这两相间可以进行快速、可逆且稳定的转变,这类材料适合应用于信息存储。针对相变存储材料光学和电学特性的应用,相变存储技术的产品形式分为相变型可擦写光盘和相变存储器。对各类相变存储材料的研究表明,Ge2Sb2Te5化合物被认为是最合适的相变材料,已在可擦写光盘等产业中得到了广泛应用。溅射法是制备相变存储薄膜的主要方法。薄膜的性质不仅受溅射工艺控制,靶材作为薄膜的源材料,其纯度、成份、相结构和致密度等性质很大程度上决定了薄膜的品质。国内对相变存储材料的研究主要集中于材料的掺杂改性和器件结构的设计改进,对靶材研究报道很少,使用的靶材往往也是从国外购买。相变存储用靶材的制备专利技术主要垄断在发达国家公司手中,为避免在科研和将来的产业化中受制于人,研究相变存储靶材的制备技术便显得十分必要。本文以Ge-Te-Sb体系Ge2Sb2Te5相变存储材料为研究对象,对靶材制备工艺以及薄膜性能改进开展相关研究。靶材制备分两段式工艺,首先将高纯的单质原料按比例配料,进行真空熔炼使其合金化,再将合金块材破碎成粉后装入热压炉腔体中进行热压烧结制靶。研究压力、温度、保温时间等热压工艺参数对靶材密度、相组成、组织结构等的影响,优化建立了热压Ge2Sb2Te5靶材的制备工艺,确定了适宜的制备条件为570℃,40 Mpa,4 h,在该条件下制备的Ge2Sb2Te5靶材主相含量达到95%,致密度达到98%。应用制得的Ge2Sb2Te5靶材,采用射频磁控溅射进行薄膜制备,通过测定薄膜退火前后的相转变规律,考察了靶材的镀膜使用性能。在此基础上,通过添加5.6 at% Sn, Bi元素,研究了添加元素对Ge2Sb2Te5化合物相结构的影响。通过测定掺杂薄膜的光学反射率以及电阻率,研究了掺杂元素对Ge2Sb2Te5薄膜光学、电学存储性能的影响。掺杂Sn的薄膜在入射光波长为500 nm时的反射率对比度达到36.6%,相比未掺杂薄膜提高14.4%。掺杂Sn,Bi后薄膜结晶态与非晶态间的电阻率差异度有所增加,使得掺杂后的相变存储材料具有更大的开关比。并利用密度泛函理论第一性方法,对掺杂Sn, Bi的Ge2Sb2Te5化合物的结构、能带和电子态密度进行了计算,结果显示Sn, Bi掺杂,能够缩小化合物的禁带宽度,合理的解释了Ge2Sb2Te5掺杂Sn, Bi后电阻率减小的原因。通过本文研究,建立了相变存储薄膜用Ge2Sb2Te5基材料靶材的热压制备工艺,并通过溅射实验和薄膜性能的测定,考察了靶材的使用性能,结果显示所制备的靶材可以满足制备相变存储薄膜的需要。在此基础上,通过添加Sn, Bi元素分别替代Ge2Sb2Te5中部分的Ge和Sb,薄膜的反射率对比度和开关比都有所提高,为薄膜性能的进一步改进,进行了初步的探索。
都健[3]（2006）在《相变存储薄膜Ge2Sb2Te5的微观结构及光学性能研究》文中提出光盘存储技术在信息社会中发挥着越来越重要的作用，但其它数据存储技术的飞速发展使传统光盘数据存储技术面临挑战，信息技术的发展急需开发更高存储密度的光存储系统。目前光存储朝着高密度、大容量、高数据传输速率、多功能方向发展，相变光盘存储材料的优劣是影响相变光存储的关键，研究和开发性能优良的相变材料一直是发展相变光盘的核心。 本文采用射频磁控溅射方法在n-Si（100）、石英玻璃基片上外延生长Ge2Sb2Te5相变存储薄膜，对薄膜的热力学性能、表面形貌、组织结构、光学特性进行了系统的检测与分析；讨论了沉积温度、工作气压等参数对薄膜结构性能的影响。本论文主要研究结果如下： 1．采用射频磁控溅射方法，在石英玻璃基片上制备了Ge2Sb2Te5相变薄膜。X射线衍射分析表明：室温沉积的薄膜为非晶态；170℃真空退火后，薄膜转变为晶粒尺度约为17nm的面心立方结构；250℃退火导致晶粒尺度约为40nm的密排六方相的出现。差热分析显示：薄膜的非晶相向fcc相转变的相变活化能为2.03±0.15eV；fcc相向hex相转变的相变活化能为1.58±0.24eV。薄膜反射率测量表明：面心相与非晶相的反射率对比度随着波长的增加在15～30％之间变化，六方相与非晶相的反射率对比度在30～40％之间。不同脉冲宽度的激光对非晶态薄膜的辐照结果显示：激光的能量密度对薄膜的记录效果有显着影响，在5mW、50ns的脉冲激光作用下，Ge2Sb2Te5薄膜具有最好的光存储效果。 2．通过优化实验工艺和调整实验参数，分别在玻璃基片和具有本征氧化层的Si（100）基片上制备了Ge2Sb2Te5相变薄膜。利用X射线衍射、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、紫外分光光度计等分析方法对薄膜进行了系统表征，研究了不同生长温度（室温～300℃）下Ge2Sb2Te5薄膜的表面形貌和结晶特性。分析结果表明：沉积的薄膜生长质量良好，晶粒匀化、细小。室温沉积的薄膜为非晶态；沉积温度为100～250℃时，薄膜转变为晶粒尺度约为14nm的面心立方结构；300～350℃沉积的薄膜有少量的六方相的出现。薄膜表面粗糙度随着沉积温度的升高逐渐递增，且薄膜的反射率变化与表面粗糙度有直接的关系。 3．优化镀膜工艺制备Ge2Sb2Te5相变薄膜，分别在0.2、0.5、0.8、1.2和2.0Pa的溅射气压下制备了非晶态的相变薄膜；通过原子力（AFM）表征在不同溅射气压下，制备的Ge2Sb2Te5薄膜达到了原子级平滑，粗糙度均小于1nm，这对制备高性能的相变光盘是十分有利的。
顾四朋,侯立松,刘波,陈静[4]（2003）在《氧杂质及热处理过程对Ge-Sb-Te薄膜的光学性质和晶体结构的影响》文中研究说明研究了氧掺杂Ge Sb Te磁控溅射相变薄膜在 4 0 0～ 80 0nm区域的光学常数 （n ,k） ,发现不同氧成分薄膜的光学性质有较大差别 ,经过热处理后薄膜的光学性质也发生了较大变化。由热处理前后薄膜的X射线衍射 （XRD）发现 ,经过退火处理后薄膜发生了从非晶态到晶态的相变。由薄膜内应力变化和薄膜的结构变化解释了薄膜光学性质的变化
顾四朋,侯立松,刘波,陈静[5]（2002）在《掺杂氧的Ge-Sb-Te相变薄膜的光学性质》文中指出研究了氧掺入Ge Sb Te射频溅射相变薄膜在 40 0nm～ 80 0nm区域的光学常数 （n ,κ）和反射、透射光谱 ,发现适当的氧掺入能大大增加退火前后反射率对比度 ,因此可通过氧掺入改良Ge Sb Te相变材料的光存储性能
顾四朋,侯立松,曾贤成,赵启涛[6]（2001）在《Ge-Sb-Te-O相变薄膜的光学性质研究》文中研究说明研究了单层 Ge- Sb- Te- O射频溅射薄膜在 40 0 nm～ 80 0 nm区域的光学常数 （ N,K）和反射、透射光谱 ,发现适当的氧掺杂能增加退火前后反射率对比度 ,因此 ,可以通过氧掺杂改良 Ge- Sb- Te相变材料的光存储性能
二、Ge-Sb-Te-O相变薄膜的光学性质研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Ge-Sb-Te-O相变薄膜的光学性质研究（论文提纲范文）
（1）ZnSb基相变存储薄膜的制备与改性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 相变存储器 |
| 1.2.1 相变存储原理 |
| 1.2.2 相变存储器性能要求 |
| 1.3 相变存储薄膜的研究 |
| 1.3.1 硫系相变薄膜的研究 |
| 1.3.2 二元锑基相变薄膜的研究 |
| 1.3.3 相变薄膜的掺杂改性研究 |
| 1.4 本文研究意义及研究内容 |
| 第二章 薄膜的制备和表征 |
| 2.1 基体的准备 |
| 2.2 薄膜制备装置和方法 |
| 2.3 薄膜的测试与表征方法 |
| 2.3.1 EDS能谱仪 |
| 2.3.2 原位真空四探针 |
| 2.3.3 差示量热扫描仪 |
| 2.3.4 紫外分光光度计 |
| 2.3.5 X射线衍射仪 |
| 2.3.6 拉曼光谱仪 |
| 2.3.7 场发射扫描电子显微镜 |
| 2.3.8 原子力显微镜 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 二元Zn-Sb相变薄膜的制备及性能研究 |
| 3.1 Zn-Sb薄膜的制备与检测 |
| 3.2 Zn-Sb薄膜的结构与性能表征 |
| 3.2.1 薄膜组分的表征 |
| 3.2.2 薄膜的电阻温度特性曲线 |
| 3.2.3 薄膜的非晶态热稳定性 |
| 3.2.4 薄膜的结构分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 N元素掺杂Zn-Sb相变薄膜的制备及性能研究 |
| 4.1 不同N含量掺杂ZnSb薄膜的制备 |
| 4.2 N元素掺杂Zn-Sb薄膜结构与性能表征 |
| 4.2.1 薄膜的电阻温度特性曲线 |
| 4.2.2 薄膜晶化前后厚度的变化 |
| 4.2.3 薄膜的结构分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 ZnO掺杂ZnSb相变薄膜的制备及性能研究 |
| 5.1 不同含量ZnO掺杂ZnSb薄膜的制备 |
| 5.2 ZnO掺杂ZnSb薄膜结构与性能的表征 |
| 5.2.1 薄膜非晶态和晶态电学性能 |
| 5.2.2 DSC测试分析 |
| 5.2.3 薄膜非晶态热稳定性分析 |
| 5.2.4 薄膜的结构分析 |
| 5.2.5 薄膜晶粒大小的观察分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 内容总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（2）Ge2Sb2Te5基相变存储材料的制备和性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 相变存储技术 |
| 1.1.1 新型存储技术 |
| 1.1.2 相变存储单元的基本结构 |
| 1.1.3 相变存储材料的工作原理 |
| 1.2 相变存储材料 |
| 1.2.1 相变存储材料的发展 |
| 1.2.2 相变存储材料的选择标准 |
| 1.3 Ge_2Sb_2Te_5基相变存储材料 |
| 1.3.1 Ge_2Sb_2Te_5材料的结构 |
| 1.3.2 Ge_2Sb_2Te_5基材料的性能 |
| 1.3.3 Ge_2Sb_2Te_5基材料的掺杂 |
| 1.3.4 Ge_2Sb_2Te_5基材料的制备 |
| 1.4 目前存在的问题 |
| 1.5 研究的内容和意义 |
| 2 Ge-Sb-Te基相变存储材料Ge_2Sb_2Te_5 |
| 2.1 Ge_2Sb_2Te_5材料制备 |
| 2.1.1 Ge_2Sb_2Te_5靶材制备工艺 |
| 2.1.2 Ge_2Sb_2Te_5薄膜制备工艺 |
| 2.2 相变存储材料性能的测试方法 |
| 2.2.1 材料基本性质表征 |
| 2.2.2 材料结构表征 |
| 2.2.3 材料形貌表征和成分分析 |
| 2.2.4 材料存储特性表征 |
| 2.3 Ge_2Sb_2Te_5靶材与薄膜性能测试 |
| 2.3.1 Ge_2Sb_2Te_5粉体测试 |
| 2.3.2 Ge_2Sb_2Te_5靶材性能测试 |
| 2.3.3 Ge_2Sb_2Te_5薄膜性能测试 |
| 2.4 小结 |
| 3 Ge_2Sb_2Te_5材料掺杂Sn,Bi改性 |
| 3.1 材料制备 |
| 3.1.1 靶材制备 |
| 3.1.2 薄膜制备 |
| 3.2 结果分析 |
| 3.2.1 粉体测试 |
| 3.2.2 靶材测试 |
| 3.2.3 薄膜测试 |
| 3.3 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（3）相变存储薄膜Ge2Sb2Te5的微观结构及光学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 相变光盘存储技术研究背景 |
| 1.2 相变存储原理 |
| 1.3 存储介质材料的要求 |
| 1.3.1 结晶性质 |
| 1.3.2 成分性质 |
| 1.3.3 光学性质 |
| 1.4 存储介质研究现状和进展 |
| 1.4.1 Ge-Sb-Te系相变材料 |
| 1.4.2 掺杂Ge-Sb-Te系相变材料 |
| 1.5 相变薄膜制备技术概述 |
| 1.5.1 磁控溅射 |
| 1.5.2 真空蒸发 |
| 1.6 本论文研究目的及主要内容 |
| 2 薄膜制备及其分析方法 |
| 2.1 薄膜制备方法 |
| 2.1.1 磁控溅射沉积技术原理 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.1.3 实验前的基片处理 |
| 2.2 薄膜表征方法 |
| 2.2.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.2.2 差热扫描量热法(DSC) |
| 2.2.3 X射线能量色散(EDX) |
| 2.2.4 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.5 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.2.6 原子力显微镜(AFM) |
| 2.2.7 分光光度计 |
| 3 相变存储介质Ge_2Sb_2Te_5的相结构及热学性能 |
| 3.1 相变存储薄膜Ge_2Sb_2Te_5的制备与分析方法 |
| 3.1.1 衬底的选择与清洗 |
| 3.1.2 Ge_2Sb_2Te_5薄膜的制备 |
| 3.1.3 Ge_2Sb_2Te_5薄膜的表征和物性测量 |
| 3.2 Ge_2Sb_2Te_5薄膜的表征结果与讨论 |
| 3.2.1 薄膜的成分分析 |
| 3.2.2 薄膜的相变热力学表征 |
| 3.2.3 薄膜的相结构表征 |
| 3.2.4 薄膜的表面形貌表征 |
| 3.2.5 薄膜的光学性能表征 |
| 3.2.6 薄膜的激光辐照实验 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 沉积条件对Ge_2Sb_2Te_5薄膜的相变行为以及微观结构的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 Ge_2Sb_2Te_5薄膜的制备 |
| 4.2.2 薄膜的相表征和物性测量 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 薄膜的相变行为表征 |
| 4.3.2 薄膜的表面形貌表征 |
| 4.3.3 薄膜光学性能实验 |
| 4.4 溅射气压对薄膜表面形貌及粗糙度的影响 |
| 4.4.1 薄膜形貌表征与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文 |
| 致谢 |
（5）掺杂氧的Ge-Sb-Te相变薄膜的光学性质（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 实验方法 |
| 2.1 样品制备 |
| 2.2 薄膜样品的光学性质测量 |
| 3 结果和讨论 |
| 3.1 薄膜的厚度与溅射时间的关系 |
| 3.2 薄膜的光学常数 |
| 3.3 薄膜的光谱特性 |
（6）Ge-Sb-Te-O相变薄膜的光学性质研究（论文提纲范文）
| 1引言 |
| 2 实验方法 |
| 2.1 样品制备 |
| 2.2 薄膜样品的测量 |
| 3 结果和讨论 |
| 3.1 氧掺杂Ge-Sb-Te相变薄膜的厚度与溅射时间的关系 |
| 3.2 Ge-Sb-Te-O相变薄膜的光谱特性 |
| 4 结 论 |
四、Ge-Sb-Te-O相变薄膜的光学性质研究（论文参考文献）
- [1]ZnSb基相变存储薄膜的制备与改性研究[D]. 吴德振. 上海工程技术大学, 2019(06)
- [2]Ge2Sb2Te5基相变存储材料的制备和性能研究[D]. 林阳. 北京有色金属研究总院, 2011(10)
- [3]相变存储薄膜Ge2Sb2Te5的微观结构及光学性能研究[D]. 都健. 大连理工大学, 2006(03)
- [4]氧杂质及热处理过程对Ge-Sb-Te薄膜的光学性质和晶体结构的影响[J]. 顾四朋,侯立松,刘波,陈静. 中国激光, 2003(12)
- [5]掺杂氧的Ge-Sb-Te相变薄膜的光学性质[J]. 顾四朋,侯立松,刘波,陈静. 光学学报, 2002(09)
- [6]Ge-Sb-Te-O相变薄膜的光学性质研究[J]. 顾四朋,侯立松,曾贤成,赵启涛. 光学仪器, 2001(Z1)