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摘要
采用磁控溅射法制备了不同厚度的Sn15Sb85薄膜，使用电阻-温度-时间测试系统研究了Sn15Sb85薄膜在热致作用下从非晶态到晶态的相变动力学过程。应用近红外分光光度计获得了非晶Sn15Sb85薄膜的反射率光谱，拟合计算得到薄膜的光学带隙。通过原子力显微镜观察了Sn15Sb85薄膜晶化后的表面形貌，研究了膜厚对薄膜粗糙度的影响。通过X射线衍射仪（XRD）分析了晶态Sn15Sb85薄膜的相结构及晶粒尺寸变化。采用CMOS工艺制备了基于不同厚度Sn15Sb85薄膜的T型相变存储器单元，并通过半导体器件测试系统分析了其阈值转换能力及功耗。研究结果表明，随着薄膜厚度的减小，Sn15Sb85相变材料的非晶态和晶态电阻、相变温度、十年非晶态数据保持力、结晶激活能、光学带隙均显著提升。基于20 nm厚度Sn15Sb85薄膜相变存储单元在纳秒级电脉冲作用下能够实现可逆SET/RESET操作，且厚度较小的薄膜具有较高的SET电压和较低的RESET电压，体现了超薄Sn15Sb85薄膜的高热稳定性和低操作功耗特征，有利于实现相变存储器的高密度集成。
- 出版日期2021-8-4
- 单位南京大学; 江苏理工学院; 数理学院; 中国科学院上海微系统与信息技术研究所; 固体微结构物理国家重点实验室; 信息功能材料国家重点实验室
