КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается общая характеристика работы, сформулированы цели, задачи, основные защищаемые положения работы, обоснована актуальность исследования, новизна полученных результатов, научная и практическая значимость работы.

В первой главе сделан обзор литературы по теме исследования, введены основные необходимые для дальнейшего изложения понятия, рассмотрена теория и изложены основные сведения по исследованию параметров ХСП. Рассмотрены подходы, предложенные для описания транспортных свойств слоев ХСП состава GST-225, поставлены задачи исследования.

Вторая глава посвящена исследованию принципов функционирования стеклообразных халькогенидных полупроводников, легированных азотом и бором.

В работах [1-3] исследованы свойства легированного Ge₂Sb₂Te₅. Наиболее интересные результаты получены при легировании азотом. В работе [5] показано, что легирование азотом заметно повышает стабильность работы оптических дисков, в легированных пленках уменьшается размер кристаллических зерен, а кристаллизация происходит при более высокой температуре. Добавление 2.7% азота уменьшает на 20% минимальную мощность записывающего импульса и увеличивает максимальное количество циклов перезаписи более чем на порядок. В работе [8] исследованы образцы Ge₂Sb₂Te₅с добавлением 7% азота. Измерено удельное сопротивление после отжига при различных значениях температуры и показано, что удельное сопротивление легированных образцов на порядок выше.

В разделе2.1 приводятся основные подходы к моделированию структуры ХСП состава GST. При этом рассмотрены численные методы, основанные на проведении неэмпирических расчетов, основанных на теории функции плотности. Расчеты выполнены с помощью модернизированной версии программного пакета Vienna Ab-Initio.Энергии отсечки для базиса плоских волн выбрано равным 131, 184, 210 и 220 эВ для молекулярной динамики нелегированного и Si-, N-, O- легированных GST, соответственно.

релаксации, тем точнее выполняются условия расчета. Атомные позиции находятся в свободном состоянии, пока силы Гельмана-Фейнмана на каждом атоме не будут сокращены до 0,03 эВ/A. Выявлено, что, что Ge -N связи являются более стабильными, чем связи Sb-N. Аналогичное наблюдается для O, O-примеси смещаются от первоначального положения и изменяются формы связи с соседними атомами Ge. Так же показано, что параметр объема решетки для нелегированного с-GST составляет 6,1 A, что хорошо согласуется с экспериментальным значением равным 5,99 A.

Чтобы исследовать, как влияют примеси на электронную структуру кристаллического c-GST, были рассчитаны плотности состояний (DOS) в суперячейке из 72 атомов с примесью по 4 стабильным точкам легирования (5% концентрации легирования). Из анализа пространственного

распределения волновых функций, состояния с-GST оказываются распределены по 2р и 5р орбиталям примеси Te. Известно, что c-GST ведет себя как полупроводник р-типа [12], что связано с образованием вакансий у Ge[6]. Таким образом, локализованные состояния вблизи границы валентной зоны Ni и OTe примеси будут играть как сильные центры рассеяния для р- типа проводимости в c-GST. Это согласуется с экспериментом и показывает, что удельное сопротивление с-GST возрастает при легировании [10]. В отличие от этого влияние SiGe примесей на проводимость с-GST будет относительно слабым

Было проведено моделирование аморфных структур, при этом были описаны основные характеристики: предпочтительные связи, характеристика геометрии связей, дополнительная кластеризация, координационные числа, функция распределения углов, кольцевые структуры и углы связи.

В результате было показано, что N-легирование до 26 % не влияет на длину связей Ge-Te. Поэтому влияние на свойства материала незначительные и дальнейшее увеличение концентрации легирующей примеси не целесообразно. Координационные числа для GST приведены в табл. 1. При подсчете Ge, Sb, Te и соседних атомов используется радиус обрезания 3,2 А. В Si- легированном GST координационные числа аналогичны тем, которые в нелегированных GST, в то время как количество гомеополярных связей такое же как в Ge-Sb и Ge-Sb (в скобках) и значительно сокращается.

Таблица 1 Структурные свойства GST. Результаты для с-GST и , а-GST.

При моделировании кристаллизации аморфных GST-225 для уменьшения вычислительных затрат, использована решетка из 72 атомов, включая одну SiGe, N_i, O₁из примесей в элементарную ячейку. В итоге, были сделаны выводы о легировании не менее 5 %. Это обусловлено тем, что при более низкой концентрации легирующей примеси (от 1,4 % до 5%) не

оказывается влияние на параметры кристаллизации.

В разделе 2.2приведен расчет электрофизических характеристик многослойных наноразмерных пленок и покрытий. Было отмечено, что электрические свойства плёнок могут значительно отличаться от свойств массивного материала, из которого плёнки изготовлены. Во многих случаях это связано с влиянием 3-х основных факторов: появлением дополнительных поверхностных уровней (Тамма, Шокли, уровни обусловленные наличием адсорбированных атомов), влиянием сильного электрического поля и переносом зарядов. Для каждого слоя, многослойных наноразмерных пленок в качестве соотношения для электропроводностиуш массивного материала можно использовать выражение, следующее из электронной теории металлов:

где n - концентрация электронов, , m - их масса, т - скорость, λ_m- длина свободного пробега в массивном материале.

Используя это соотношение, можно определить электропроводность слоя плёнки с той или иной степенью точности в зависимости от учёта влияния различных факторов: полагая, что λm- статистически средняя величина, выражая λmс учётом распределения электронов по скоростям, учитывая влияние электрического и магнитного полей на распределение электронов по скоростям, для d∕λ_m