Тонкие пленки

Наибольший интерес представляет случай тонких пленок. Зависимость порогового напряжения от толщины для пленок состава Ge2Sb2Te5 была измерена в работах [2S, 29]. Получено, что пороговое электрическое поле практически не зависит от толщины пленки.

Рис. 1.5. Зависимость порогового электрического поля от температуры для пленки состава SiTeAsGe толщиной 300 мкм [30]

Зависимость порогового напряжения от толщины для пленок состава Ge2Sb2Te5 показана на рис. 1.6. Точки, отмеченные треугольными маркерами, получены на свеженапыленных образцах, а точки отмеченные кружками получены на образцах, аморфизированных из кристаллической фазы при помощи электрического импульса. Соответствующая зависимость порогового напряжения от температуры приведена на рис. 1.5. Видно, что в случае тонких пленок зависимость значительно менее выраженная, чем в случае толстых пленок.

Рис 1 .6. Зависимость порогового напряжения от толщины пленки состава

Ge2Sb2Te5 при комнатной температуре. Точки, отмеченные треугольными маркерами, получены на свеженапыленных пленках, точки отмеченные круглыми маркерами, получены на пленках, аморфизированных с помощью электрического импульса [31].

Очевидно, что зависимость порогового напряжения от температуры для тонких пленок существенно отличается от случая толстых пленок. Также следует отметить, что в тонких пленках величина порогового электрического поля значительно больше, чем в случае толстых пленок и слабо зависит от толщины. Это указывает на то, что в тонких пленках эффект переключения связан с электронными процессами

Экспериментальные данные усреднены по нескольким образцам.

Тепловая модель согласуется с экспериментальными данными по зависимости порогового электрического поля от толщины пленки и температуры для пленок толщиной более 10 мкм. Однако в случае тонких пленок наблюдается качественное различие между результатами расчета и экспериментальными данными [32]. Кроме того, согласно тепловой модели величина проводимости в пороговой точке приблизительно в 3 раза

отличается от проводимости в слабом поле. Однако на эксперименте наблюдается увеличение проводимости на порядок и более.

Феноменологическая электронно-тепловая модель хорошо описывает нелинейность ВАХ, однако данная модель не объясняет какие процессы могут приводить к экспоненциальной зависимости проводимости электрического поля [33, 34].

Рис. 1.7. Зависимость порогового напряжения от температуры для пленки состава

Ge₂Sb₂Te₅толщиной 30 нм [31]

Для модели, основанной на ударной ионизации в материале с 7/-минус центрами, детальное сравнение с экспериментальными данными не проводилось. Также очевидно, что данная модель имеет несколько очевидных недостатков Во-первых, халькогенидные стеклообразные полупроводники имеют неупорядоченную структуру, поэтому характерное значение длины свободного пробега в этих материалах порядка постоянной решетки. Во-вторых, В ТОНКИХ пленках пороговое напряжение сравнимо с шириной запрещенной зоны. Наконец, следует обратить внимание на то, что инжектированный в материал электроны и дырки рекомбинируют в объеме материала.

Модель, основанная на прыжковой проводимости по локализованным состояниям, хорошо описывает высокоомную ветвь BAX и ее зависимость от температуры [35].

Однако модель неправильно описывает зависимость величины порогового напряжения и пороговой плотности тока от толщины пленки [36]. Для того чтобы объяснить эти зависимости была предложена модель, в которой заряженный ловушки случайно распределены по материалу. В работе [37] модель была использована для описания времени задержки переключения от величины напряжения, однако рассчитанная зависимость не смогла описать экспериментальные данные. Также следует обратить внимание на то, что предположение о существовании в ХСП значительной концентрации локализованных состояний противоречит многим экспериментальным данным. Это стало основой для создания модели / -минус центров.

В [24] исследована модель нуклеации и показано, что данная модель качественно описывает зависимость величины порогового напряжения от толщины пленки и температуры, а также зависимость времени задержки от температуры и величины приложенного напряжения. Также следует обратить внимание на то, что модель нуклеации объясняет только эффект переключения, но не может описать нелинейность вольтамперной характеристики.

Подводя итог следует отметить, что все существующие модели, описывающие нелинейность вольтамперных характеристик и эффект переключения в ХСП, имеют существенные недостатки. Для того чтобы сделать вывод о справедливости каждой из моделей необходимо провести подробное сравнение предсказаний модели с экспериментальными данными. Однако к настоящему моменту такое сравнение проведено не недостаточно полно

1.3.