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Cu对用于高速相变存储器的Sb2Te薄膜的结构及相变的影响研究

王东明 吕业刚 宋三年 王苗 沈祥 王国祥 戴世勋 宋志棠

Cu对用于高速相变存储器的Sb2Te薄膜的结构及相变的影响研究

王东明, 吕业刚, 宋三年, 王苗, 沈祥, 王国祥, 戴世勋, 宋志棠
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  • 采用原位X射线衍射仪、拉曼光谱仪和X射线反射仪分别研究了Cu-Sb2Te 薄膜的微结构、成键结构和结晶前后的密度变化. Sb2Te薄膜的结晶温度随着Cu含量的增加而增大. 在10 at.%和14 at.% Cu的Sb2Te薄膜中, Cu与 Te 成键, 结晶相由六方相的Cu7Te4、菱形相的Sb及六方相的Sb2Te构成. 10 at.% 和14 at.% Cu 的Sb2Te薄膜在结晶前后的厚度变化分别约为3.2%和 4.0%, 均小于传统的Ge2Sb2Te5 (GST)薄膜. 制备了基于Cu-Sb2Te薄膜的相变存储单元, 并测试了其器件性能. Cu-Sb2Te器件均能在10 ns的电脉冲下实现可逆SET-RESET操作. SET和RESET操作电压随着Cu含量的增加而减小. 疲劳测试结果显示, Cu 含量为10 at.%和14 at.%的PCRAM单元的循环操作次数分别达到1.3×104和1.5×105, RESET和SET态的电阻比值约为100. Cu-Sb2Te可以作为应用于高速相变存储器(PCRAM)的候选材料.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61306147, 61377061)、宁波市自然科学基金(批准号: 2014A610121)和宁波大学王宽城幸福基金资助的课题.
    [1]

    Bez R, Pirovano A 2004 Mater. Sci. Semicond. Process 7 349

    [2]

    Wuttig M, Yamada N 2007 Nat. Mater. 6 824

    [3]

    Wong H S P, Raoux S, Kim S, Liang J L, Reifenberg J P, Rajendran B, Asheghi M, Goodson K E 2010 Proc. IEEE 98 2201

    [4]

    Ielmini D, Mantegazza D, Lacaita A L, Pirovano A, Pellizzer F 2005 Solid-State Electron. 49 1826

    [5]

    Lacaita A L 2006 Solid-State Electron. 50 24

    [6]

    Simpson R E, Krbal M, Fons P, Kolobov A V, Tominaga J, Uruga T, Tanida H 2010 Nano. Lett. 10 414

    [7]

    Burr G W, Breitwisch M J, Franceschini M, Garetto D, Gopalakrishnan K, Jackson B, Kurdi B, Lam C, Lastras L A, Padilla A, Rajendran B, Raoux S, Shenoy R S 2010 J. Vac. Sci. Technol. B 28 223

    [8]

    Lv H, Zhou P, Lin Y, Tang T, Qiao B, Lai Y, Feng J, Cai B, Chen B 2006 Microelectron. J. 37 982

    [9]

    Qiao B, Feng J, Lai Y, Ling Y, Lin Y, Tang T, Cai B, Chen B 2006 Appl. Surf. Sci. 252 8404

    [10]

    Lu Y, Song S, Gong Y, Song Z, Rao F, Wu L, Liu B, Yao D 2011 Appl. Phys. Lett. 99 243111

    [11]

    van Pieterson L, Lankhorst M H R, van Schijndel M, Kuiper A E T, Roosen J H J 2005 J. Appl. Phys. 97 083520

    [12]

    Tomas Wagnera1 J G, Jiri Oravaa3, Jan Prikryla4, Petr Bezdickaa5, Miroslav Bartosa6, Milan Vlceka7 and Miloslav Frumara8 2008 MRS Proceedings 1072

    [13]

    Wang F, Zhang T, Song Z, Liu C, Wu L, Liu B, Feng S, Chen B 2008 Jpn. J. Appl. Phys. 47 843

    [14]

    Rao F, Ren K, Gu Y, Song Z, Wu L, Zhou X, Liu B, Feng S, Chen B 2011 Thin Solid Films 519 5684

    [15]

    Kao K F, Lee C M, Chen M J, Tsai M J, Chin T S 2009 Adv. Mater. 21 1695

    [16]

    Peng S, Zhuge F, Chen X, Zhu X, Hu B, Pan L, Chen B, Li R W 2012 Appl. Phys. Lett. 100 072101

    [17]

    Lu Y, Song S, Song Z, Rao F, Wu L, Zhu M, Liu B, Yao D 2012 Appl. Phys. Lett. 100 193114

    [18]

    Lee C M, Lin Y I, Chin T S 2004 J. Mater. Res. 19 2929

    [19]

    Yi-Ming C, Kuo P C 1998 IEEE Trans. Magn. 34 432

    [20]

    Zhang J, Tang Y, Wu W 2007 High Power Laser and Particle Beams 19 1317

    [21]

    Njoroge W K, Woltgens H-W, Wuttig M 2002 J. Vac. Sci. Technol. A 20 230

    [22]

    Leamy H J 1981 Appl. Phys. Lett. 38 137

    [23]

    Kaiser N 1984 Thin Solid Films 116 259

    [24]

    Simpson R E, Fons P, Kolobov A V, Krbal M, Tominaga J 2012 Appl. Phys. Lett. 100 021911.

  • [1]

    Bez R, Pirovano A 2004 Mater. Sci. Semicond. Process 7 349

    [2]

    Wuttig M, Yamada N 2007 Nat. Mater. 6 824

    [3]

    Wong H S P, Raoux S, Kim S, Liang J L, Reifenberg J P, Rajendran B, Asheghi M, Goodson K E 2010 Proc. IEEE 98 2201

    [4]

    Ielmini D, Mantegazza D, Lacaita A L, Pirovano A, Pellizzer F 2005 Solid-State Electron. 49 1826

    [5]

    Lacaita A L 2006 Solid-State Electron. 50 24

    [6]

    Simpson R E, Krbal M, Fons P, Kolobov A V, Tominaga J, Uruga T, Tanida H 2010 Nano. Lett. 10 414

    [7]

    Burr G W, Breitwisch M J, Franceschini M, Garetto D, Gopalakrishnan K, Jackson B, Kurdi B, Lam C, Lastras L A, Padilla A, Rajendran B, Raoux S, Shenoy R S 2010 J. Vac. Sci. Technol. B 28 223

    [8]

    Lv H, Zhou P, Lin Y, Tang T, Qiao B, Lai Y, Feng J, Cai B, Chen B 2006 Microelectron. J. 37 982

    [9]

    Qiao B, Feng J, Lai Y, Ling Y, Lin Y, Tang T, Cai B, Chen B 2006 Appl. Surf. Sci. 252 8404

    [10]

    Lu Y, Song S, Gong Y, Song Z, Rao F, Wu L, Liu B, Yao D 2011 Appl. Phys. Lett. 99 243111

    [11]

    van Pieterson L, Lankhorst M H R, van Schijndel M, Kuiper A E T, Roosen J H J 2005 J. Appl. Phys. 97 083520

    [12]

    Tomas Wagnera1 J G, Jiri Oravaa3, Jan Prikryla4, Petr Bezdickaa5, Miroslav Bartosa6, Milan Vlceka7 and Miloslav Frumara8 2008 MRS Proceedings 1072

    [13]

    Wang F, Zhang T, Song Z, Liu C, Wu L, Liu B, Feng S, Chen B 2008 Jpn. J. Appl. Phys. 47 843

    [14]

    Rao F, Ren K, Gu Y, Song Z, Wu L, Zhou X, Liu B, Feng S, Chen B 2011 Thin Solid Films 519 5684

    [15]

    Kao K F, Lee C M, Chen M J, Tsai M J, Chin T S 2009 Adv. Mater. 21 1695

    [16]

    Peng S, Zhuge F, Chen X, Zhu X, Hu B, Pan L, Chen B, Li R W 2012 Appl. Phys. Lett. 100 072101

    [17]

    Lu Y, Song S, Song Z, Rao F, Wu L, Zhu M, Liu B, Yao D 2012 Appl. Phys. Lett. 100 193114

    [18]

    Lee C M, Lin Y I, Chin T S 2004 J. Mater. Res. 19 2929

    [19]

    Yi-Ming C, Kuo P C 1998 IEEE Trans. Magn. 34 432

    [20]

    Zhang J, Tang Y, Wu W 2007 High Power Laser and Particle Beams 19 1317

    [21]

    Njoroge W K, Woltgens H-W, Wuttig M 2002 J. Vac. Sci. Technol. A 20 230

    [22]

    Leamy H J 1981 Appl. Phys. Lett. 38 137

    [23]

    Kaiser N 1984 Thin Solid Films 116 259

    [24]

    Simpson R E, Fons P, Kolobov A V, Krbal M, Tominaga J 2012 Appl. Phys. Lett. 100 021911.

  • [1] 张祖发, 张 胤, 冯 洁, 蔡燕飞, 林殷茵, 蔡炳初, 汤庭鳌, Bomy Chen. 基于Si掺杂Sb2Te3薄膜的相变存储器研究. 物理学报, 2007, 56(7): 4224-4228. doi: 10.7498/aps.56.4224
    [2] 赖云锋, 冯 洁, 乔保卫, 凌 云, 林殷茵, 汤庭鳌, 蔡炳初, 陈邦明. 氮掺杂Ge2Sb2Te5相变存储器的多态存储功能. 物理学报, 2006, 55(8): 4347-4352. doi: 10.7498/aps.55.4347
    [3] 朱小芹, 胡益丰. Ge50Te50/Zn15Sb85纳米复合多层薄膜在高热稳定性和低功耗相变存储器中的应用. 物理学报, 2020, 69(14): 146101. doi: 10.7498/aps.69.20200502
    [4] 孙景阳, 王东明, 吕业刚, 王苗, 汪伊曼, 沈祥, 王国祥, 戴世勋. 应用于相变存储器的Cu-Ge3Sb2Te5薄膜的结构及相变特性研究. 物理学报, 2015, 64(1): 016103. doi: 10.7498/aps.64.016103
    [5] 汪金芝, 方庆清. 纳米Zn0.6CoxFe2.4-xO4晶粒的结构相变与磁性研究. 物理学报, 2004, 53(9): 3186-3190. doi: 10.7498/aps.53.3186
    [6] 张兆慧, 韩奎, 曹娟, 王帆, 杨丽娟. 有机分子超薄膜的结构对摩擦的影响. 物理学报, 2012, 61(2): 028701. doi: 10.7498/aps.61.028701
    [7] 陶强, 马帅领, 崔田, 朱品文. 过渡金属硼化物的结构与性质. 物理学报, 2017, 66(3): 036103. doi: 10.7498/aps.66.036103
    [8] 彭鸿雁, 周传胜, 赵立新, 金曾孙, 张 冰, 陈宝玲, 陈玉强, 李敏君. 激光功率密度对类金刚石膜结构性能的影响. 物理学报, 2005, 54(9): 4294-4299. doi: 10.7498/aps.54.4294
    [9] 方庆清, 焦永芳, 李 锐, 汪金芝, 陈 辉. 单轴M型SrFe12-xCrxO19超细粒子结构与磁性研究. 物理学报, 2005, 54(4): 1826-1830. doi: 10.7498/aps.54.1826
    [10] 刘燕燕, E. Bauer-Grosse, 张庆瑜. 一氧化碳合成金刚石薄膜的形貌和结构分析. 物理学报, 2007, 56(11): 6572-6579. doi: 10.7498/aps.56.6572
    [11] 苏贤礼, 唐新峰, 李 涵, 邓书康. Ga填充n型方钴矿化合物的结构及热电性能. 物理学报, 2008, 57(10): 6488-6493. doi: 10.7498/aps.57.6488
    [12] 王伟娜, 方庆清, 周军, 王胜男, 闫方亮, 刘艳美, 李雁, 吕庆荣. 制备工艺对Zn1-xMgxO薄膜结构及光学性能的影响. 物理学报, 2009, 58(5): 3461-3467. doi: 10.7498/aps.58.3461
    [13] 肖夏杰, 韩晓琴, 刘玉芳. XF2(X=B,N)分子基态的结构与势能函数. 物理学报, 2011, 60(6): 063102. doi: 10.7498/aps.60.063102
    [14] 刘凤金, 陈水源, 黄志高. Ba掺杂及工艺对BiFeO3体系结构和磁特性的影响. 物理学报, 2014, 63(8): 085101. doi: 10.7498/aps.63.085101
    [15] 杨雪, 丁大军, 胡湛, 赵国明. 中性和阳离子丁酮团簇的结构及稳定性的理论研究. 物理学报, 2018, 67(3): 033601. doi: 10.7498/aps.67.20171862
    [16] 罗强, 杨恒, 郭平, 赵建飞. N型甲烷水合物结构和电子性质的密度泛函理论计算. 物理学报, 2019, 68(16): 169101. doi: 10.7498/aps.68.20182230
    [17] 巫 翔, 秦 善, 吴自玉, 董宇辉, 刘 景, 李晓东. 钙钛矿CaTiO3的超高压结构研究. 物理学报, 2004, 53(6): 1967-1971. doi: 10.7498/aps.53.1967
    [18] 鲁 毅, 李庆安, 邸乃力, 成昭华, 薛艳杰, 张 莉, 陈 娜, 肖红文, 张百生, 陈东凤. Nd0.5Sr0.4Pb0.1MnO3的结构和磁性. 物理学报, 2003, 52(8): 2057-2060. doi: 10.7498/aps.52.2057
    [19] 徐金宝, 郑毓峰, 李 锦, 孙言飞, 吴 荣. 丝网印刷FeS2(pyrite)薄膜的结构及光电性能. 物理学报, 2004, 53(9): 3229-3233. doi: 10.7498/aps.53.3229
    [20] 李 权, 朱正和. CH, NH和OH自由基基态与低激发态分子结构与势能函数. 物理学报, 2006, 55(1): 102-106. doi: 10.7498/aps.55.102
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-06
  • 修回日期:  2015-03-18
  • 刊出日期:  2015-08-05

Cu对用于高速相变存储器的Sb2Te薄膜的结构及相变的影响研究

  • 1. 宁波大学信息科学与工程学院, 宁波 315211;
  • 2. 中国科学院上海微系统与信息技术研究所, 上海 200050;
  • 3. 宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 宁波 315211
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61306147, 61377061)、宁波市自然科学基金(批准号: 2014A610121)和宁波大学王宽城幸福基金资助的课题.

摘要: 采用原位X射线衍射仪、拉曼光谱仪和X射线反射仪分别研究了Cu-Sb2Te 薄膜的微结构、成键结构和结晶前后的密度变化. Sb2Te薄膜的结晶温度随着Cu含量的增加而增大. 在10 at.%和14 at.% Cu的Sb2Te薄膜中, Cu与 Te 成键, 结晶相由六方相的Cu7Te4、菱形相的Sb及六方相的Sb2Te构成. 10 at.% 和14 at.% Cu 的Sb2Te薄膜在结晶前后的厚度变化分别约为3.2%和 4.0%, 均小于传统的Ge2Sb2Te5 (GST)薄膜. 制备了基于Cu-Sb2Te薄膜的相变存储单元, 并测试了其器件性能. Cu-Sb2Te器件均能在10 ns的电脉冲下实现可逆SET-RESET操作. SET和RESET操作电压随着Cu含量的增加而减小. 疲劳测试结果显示, Cu 含量为10 at.%和14 at.%的PCRAM单元的循环操作次数分别达到1.3×104和1.5×105, RESET和SET态的电阻比值约为100. Cu-Sb2Te可以作为应用于高速相变存储器(PCRAM)的候选材料.

English Abstract

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