相變存儲(chǔ)薄膜Ge-,2-Sb-,2-Te-,5-的微觀結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能研究.pdf

1、本文采用射頻磁控濺射方法在n-Si(100)、石英玻璃基片上外延生長(zhǎng)Ge2Sb2Te5相變存儲(chǔ)薄膜，對(duì)薄膜的熱力學(xué)性能、表面形貌、組織結(jié)構(gòu)、光學(xué)特性進(jìn)行了系統(tǒng)的檢測(cè)與分析；討論了沉積溫度、工作氣壓等參數(shù)對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)性能的影響。主要研究結(jié)果如下： 1.采用射頻磁控濺射方法，在石英玻璃基片上制備了Ge2Sb2Te5相變薄膜。X射線衍射分析表明：室溫沉積的薄膜為非晶態(tài)；170℃真空退火后，薄膜轉(zhuǎn)變?yōu)榫Я３叨燃s為17nm的面心立方結(jié)構(gòu)；2

2、50℃退火導(dǎo)致晶粒尺度約為40nm的密排六方相的出現(xiàn)。差熱分析顯示：薄膜的非晶相向fcc相轉(zhuǎn)變的相變活化能為2.03±0.15eV；fcc相向hex相轉(zhuǎn)變的相變活化能為1.58±0.24eV。薄膜反射率測(cè)量表明：面心相與非晶相的反射率對(duì)比度隨著波長(zhǎng)的增加在15～30﹪之間變化，六方相與非晶相的反射率對(duì)比度在30～40﹪之間。不同脈沖寬度的激光對(duì)非晶態(tài)薄膜的輻照結(jié)果顯示：激光的能量密度對(duì)薄膜的記錄效果有顯著影響，在5mW、50ns的脈沖激

3、光作用下，Ge2Sb2Te5薄膜具有最好的光存儲(chǔ)效果。 2.通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)工藝和調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)，分別在玻璃基片和具有本征氧化層的Si(100)基片上制備了Ge2Sb2Te5相變薄膜。利用X射線衍射、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(ARM)、紫外分光光度計(jì)等分析方法對(duì)薄膜進(jìn)行了系統(tǒng)表征，研究了不同生長(zhǎng)溫度(室溫～300℃)下Ge2Sb2Te5薄膜的表面形貌和結(jié)晶特性。分析結(jié)果表明：沉積的薄膜生長(zhǎng)質(zhì)量良好，晶粒勻化、細(xì)小。室溫沉

4、積的薄膜為非晶態(tài)：沉積溫度為100～250℃時(shí)，薄膜轉(zhuǎn)變?yōu)榫Я３叨燃s為14nm的面心立方結(jié)構(gòu)；300～350℃沉積的薄膜有少量的六方相的出現(xiàn)。薄膜表面粗糙度隨著沉積溫度的升高逐漸遞增，且薄膜的反射率變化與表面粗糙度有直接的關(guān)系。 3.優(yōu)化鍍膜工藝制備Ge2Sb2Te5相變薄膜，分別在0.2、0.5、0.8、1.2和2.0Pa的濺射氣壓下制備了非晶態(tài)的相變薄膜；通過原子力(AFM)表征在不同濺射氣壓下，制備的Ge2Sb2Te5薄膜