Содержание

Обозначения и сокращения_____________________________________________________ 4

Введение____________________________________________________________________ 5

Глава 1 Обзор информационных источников______________________________________ 8

11 Эффект памяти__________________________________________________________ 9

12 Тонкие пленки_________________________________________________________ 12

1.3.

1.4. Надежность устройств фазовой памяти и связь с физико-химическими свойствами

материалов................................................................................................................................... 19

1.5. Технические характеристики ячеек фазовой памяти..................................................... 21

1.6. Заключение по обзору и постановка задачи исследования.......................................... 22

Глава 2. Исследование принципов функционирования стеклообразных халькогенидных полупроводников, легированных азотом и бором................................................................................................... 23

2.1. Моделирование................................................................................................................ 24

2.1.1. Численные методы....................................................................................................... 24

2.1.2. Влияние примесей на параметры решетки................................................................ 28

2.1.3. Электронные структуры легированного кристаллического Ge2Sb2Te5.................. 30

2.1.4. Примеси в аморфных Ge2Sb2Te5................................................................................ 32

2.1.5. Электронные структуры легированного аморфного Ge2Sb2Te5.............................. 37

2.1.6.

2.2. Расчет электрофизических характеристик многослойных наноразмерных пленок и покрытий 42

2.2.1. Электропроводность плёнок____________________________________________ 43

2.2.2. Механизмы переноса носителей в плёнках и структурах_____________________ 44

2.2.3. Токи, ограниченные пространственным зарядом..................................................... 45

2.3. Методы создания пленок................................................................................................ 46

Г лава 3. Разработка математической модели физических процессов в

неупорядоченных полупроводниках структуры GST -225 и моделей массива ЯЭФП........ 48

3.1. Описание нелинейности BAX и эффекта переключения............................................. 48

3.1.1. Вычисление вероятности термостимулированной туннельной ионизации U-минус центров 48

3.1.2. Сечение захвата электронов на ионизованный центр_______________________ 53

3.1.3 Проводимость тонкой пленки ХСП_________________________________________ 54

3.2. Разработка программы анализа массива ячеек энергонезависимой фазовой памяти

(ЯЭФП) на основе ХСП состава GST-225 _______________________________________ 57

3.2.1 Разработка алгоритма анализа массива ЯЭФП............................................................... 57

3.3. Оценка корректности математической модели ЯЭФП________________________ 59

3.3.1. Проверка корректности работы программы и выбор числа конечных элементов по

заданной точности вычислений................................................................................................ 59

3 4 Параметрическая идентификация R-C-NR ЯЭФП............................................................. 62

3.4.1. Общая концепция процесса идентификации параметров ЯЭФП............................ 62

3.4.2. Модернизированный метод градиентного спуска параметрической

идентификации R-C-NR ЯЭФП................................................................................................

3.5. Разработка средств и методов автоматизированного измерения электрофизических

параметров образцов R-C-NR ЯЭФП___________________________________________ 68

3.5.1. Диагностико-измерительная система электрофизических параметров ЯЭФП на

основе RC-ЭРП........................................................................................................................... 68

3.6. Программа идентификации R-C-NR ЯЭФП и исследование алгоритмов

идентификации на основе опытных образцов ЯЭФП............................................................ 71

3.6.1. Исследование алгоритмов идентификации с применением PSpice-моделей R-C-

NR ЯЭФП..................................................................................................................................... 71

3.7. Выводы_______________________________________________________________ 74

Глава 4. Проведение экспериментальных исследований образцов нелегированных и легированных неупорядоченных полупроводников состава GST-225______________________________ 75

4.1. Разработка макета установки для синтеза неупорядоченных полупроводников___ 75

4.2. Получение экспериментальных образцов нелегированных и легированных

неупорядоченных полупроводников......................................................................................... 80

4.3. Результаты исследовательских испытаний экспериментальных образцов

нелегированных и легированных неупорядоченных полупроводников............................... 81

4 4 Разработка модели конструкции ячейки энергонезависимой фазовой памяти............... 84

4.5. Экспериментальная проверка адекватности результатов моделирования ЯЭФП.... 86

4.5.1. Апробация и количественная оценка методик идентификации на основе опытных образцов R-C-NR ЯЭФП 90

Заключение_________________________________________________________________ 96

Обозначения и сокращения

a-GST - аморфный Ge2Sb2Te5,

с-GST - кристаллический Ge2Sb2Te5.

GST-225 - халькогенидный стеклообразный полупроводник состава Ge2Sb2Te5;

PCM - phase-change memory,

ACM - атомно-силовая микроскопия;

BAX - вольтамперная характеристика,

ИС - интегральная схема,

Jll Il JR- линейные присоединенные цилиндрические волны (метод ЛПЦВ);

ОЭС - Оже электронная спектроскопия (Auger electron spectroscopy (AES)),

ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия,

PCA - рентгеноструктурный анализ (XRD; X-ray diffractometer);

РФА - рентгенофазовый анализ (XRD; X-ray diffractometer);

РЭМ - растровая электронная микроскопия;

СЗМ - сканирующая зондовая микроскопия,

ТОПЗ - токи, ограниченные пространственным зарядом.

ХСП - халькогенидный стеклообразный полупроводник;

ЯЭФП - ячейках энергонезависимой фазовой памяти;