автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Технология получения и электрофизические свойства тонких пленок материалов системы Ge-Sb-Te, предназначенных для устройств фазовой памяти

На правах рукописи

г*. ^

Лазаренко Петр Иванович

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК МАТЕРИАЛОВ СИСТЕМЫ Се-8Ь-Те, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ УСТРОЙСТВ ФАЗОВОЙ

ПАМЯТИ

Специальность 05.27.06 - технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва-2014

005557973

Работа выполнена на кафедре «Материалы функциональной электроники» федерального государственного автономного образовательногр учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МИЭТ»

Научный руководитель: Шерченков Алексей Анатольевич

доктор технических наук, профессор кафедры «Материалы функциональной электроники»

Национального исследовательского университета «МИЭТ».

Официальные оппоненты: Теруков Евгений Иванович

доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН.

Вишняков Николай Владимирович кандидат технических наук, доцент кафедры «Биомедицинской и полупроводниковой электроники» ФГБОУ ВПО «РГРТУ».

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ»

Защита состоится 2014 г. в Tffi^iaсов в ауд. 3102 на

заседании диссертационного Совета Д 212.134.03 при Национальном исследовательском университете «МИЭТ» по адресу 124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, д. 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте Национального исследовательского университета «МИЭТ» [URL: http://www.rn iet.ru].

Автореферат разослан W_2014 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.134.03 д.ф.-м.н., профессор ——

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность темы. Благодаря расширению рЬзможностей цифровых устройств, способных накапливать и переносить данные, спрос на комЬактные модули хранения информации постоянно увеличивается. В частности, только рост продаж SSD-дисков, создаваемых на основе наиболее распространенной технологии флэш-памяти, увеличится с 31,1 млн. долларов в 2012 до 227,1 млн. долларов в 2017 г. [1]. Однако, несмотря на высокие темпы pcjtTa и объемы производства, устройства флэш-памяти обладают рйзкой скоростью записи информации (10 000 не), недостаточным количеством циклов записи информации (104 + 105), низкой радиационной стойкостью, достигнутым пределом уменьшения геометрических размеров ячейки памяти [2-3].

Одним из основных кандидатов для памяти нового поколения является энергонез4висимая фазовая память (РСМ). В работах [3-5] отмечается, что устройства электрической фазовой памяти благодаря своим характеристикам смогут замейить не только флэШ-память, но и современные Накопители на основе жестких магнитных дисков, динамическую и статическую оперативную память, а также радиационностойкую память специального назначения.

Принцип работы РСМ-устройств основан на быстротекущих, обратимых фазовых переходах «аморфнйе <-»■ кристаллическое состояние», происходящих в нанообъеме халькогенидного полупроводника под действием внешних низкоэнергетических воздействий и сопровождающихся скачкообразным изменением электрических характеристик. Наиболее перспективными материалами для РСМ считаются материалы системы Ge-Sb-Te, в частности материаль), лежащие на линии квазибинарного разреза Sb2Te3 - GeTe [6-7].

Однако несовершенство технологии РСМ затрудняет переход от создания экспериментальных прототипов к маертабному производству. Оптимизация технологии РСМ явлкется рложнрй и комплексной задачей, требующей нахождения компромиссных решений при выборе между Зачастую противоречащими друг другу требованиями к свойствам программируемых материалов.

Для создания надежного и конкурентоспособного запоминающего устройства (ЗУ) требуется разработка целенаправленных и эффективных методов управления электрофизическими свойствами халькогенид-ных стеклообразных полупроводников (ХСП), что является сложной научно-технической проблемой, не решенной до настоящего времени. Хорошо известно, что у большинства ХСП из-за большой плотности

состояний в щели подвижности происходит эффективное закрепление уровня Ферми в середине щели подвижности, что существенно усложняет управление электрофизическими свойствами £8].

Одним из Уоз^ожных путей решения данной проблемы может быть введение модифицирующего! элемента, изоморфного с одним из основных компонентов халькогенидного полупроводника, что должно обеспечить примесное замещёниЬ и изменение электрофизических свойств. С этих позиций перспективной модифицирующей примесью для Ge2Sb2Te5 является элемент Bi, изоморфный с Sb. Следует отметить, что экспериментальные данные по изучению влияния модифицирующей добавки Bi на электрофизические свойства трнких пленок Ge2Sb2Te5 немногочисленны, а влияние введения малых концентраций висмута (< 3 ат. %) на электрофизические свойства, температуру фазового перехода и морфологию поверхности тонких пленок РСМ-материалов практически не изучено. Кроме того, недостаточно исследованным является влияние состава и модифицирующей примеси висмута на механизмы переноса в тонких пленках на основе материалов системы Ge-Sb-Te,

В связи с этим, исследование возможности управления электрофизическими свойствами материалов квазибинарного разреза Sb2Te3 -GeTe за счет вариации их состава, в том числе путем введения различной концентраций модифицирующей примеси Bi в Ge2Sb2Te5, является актуальной задачей, решение которой имеет важное научное и практическое значение.

Целью настоящей работы являлась разработка технологии получения и исследование электрофизических свойств тонких пленок на основе материалов квазибинарного разреза GeTe - Sb2Te3 и Ge2Sb2Te5, модифицированнЬго висмутом различной концентрации.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

• разработать маршрут и изготовить тонкоплеНочные структуры на основе материалов GeSb4Te7, GeSb2Te4, Ge2Sb2Te5 и Ge2Sb2Te5, модифицированного Bi различной концен+рации (до ~3 масс.%);

• разработать и ввести в эксплуатацию программно-аппаратное комплексы для исследования статических вольт-амперных характеристик (ВАХ), термо-ЭДС и динамичрских характеристик при воздействии импульсным напряжением тонких пленок материалов РСМ;

• выявить влияние термообработки на электрофизические характеристики и морфологию поверхности тонкопленочных структур на основе хапькогенидных полупроводников;

• установить механизмы переноса Носителей заряда в исследуемых материалах и влияние на них Термробработки и величины прикладываемого электрического пол^;

• установить влияние состава тонких пленок на электрофизические характеристики и механизмы переноса носителей заряда по линии квазибинарного разреза Sb2Te3 - GeTe и за счет введения в Ge2Sb2Te5 модифицирующей примесй вйсмута;

• разработать практические рекомендации, направленные на оптимизацию и совершенствование технологии создания РСМ.

Положения U результаты, выносимые на защиту.

1. Разработан маршрут изготовления и созданы структуры на основе аморфных тонких плецок соединений ,GeSb4Te7, GeSb2Te4, Ge2Sb2Te5 и Ge2Sb2Te5, модифицированного 0,5, 1 и 3 масс. % Bi.

2. Установлено, что термообработка исследуемых планарных структур выше температуры кристаллизации приводит к изменению морфологии поверхнорт|1, что проявляется в разрушений ин!ерфейса халькоренидная пленка/электрод. Применение защитной пленки SiOx является эффективным способом, позволяющим не допустить нарушения электрического контакта планарных структур йри Кристаллизации.

3. Установлено, что для тонких пленок всех исследуемых составов характерным является наличие на ВАХ трех диапазонов напряженно-стей электрического поля (Е|<103; 103<Е2<104; Ё3>104В/см) с различными зависимостями тока от напряжения, обусловленными изменением механизмов транспорта носителей заряда.

4. Установлено, что на концентрационных зависимостях удельных сопротивлений аморфной и кристаллической фаз, ширины щели по подвижности, энергии Урбаха, энергйи активации проводимости аморфной фазы, а также температуры фазового перехода наблюдаются экстремумы при введении 0,5 масс. % Bi в Ge2Sb2Te5

5. Разработаны рекомендации по оптимизации и совершенствованию технологии создания фазовой памяти в результате изменения электрофизических параметров тонких пленок материалов системы Ge-Sb-Те за счет вариации состава по линии квазибинарного разреза Sb2Te3 -GeTe и введения в материал модифицирующей примеси висмута.

Научная новнзна работы состоит в следующем.

1. Установлейа взаимосвязь изменения морфологии поверхности и электрофизических характеристик планарнкх структур на основе материалов системы Ge-Sb-Te при проведении термообработки выше температуры кристаллизации.

2. (Зпервые проанализировано влкяние изменения состава тонких пленок Ge-Sb-Te по линии кваЗибинарного разреза Sb2Te3 - GeTe на механизмы переноса носителей заряда.

3. Впервые исследовано влияние введения малых концентраций висмута (< 3 масс. %) На электрофизические свойства и механизмы то-копереноса тонких пленок Ge2Sb2Te5.

4. Впервые на концентрационных зависимостях удельных сопротивлений аморфной и кристаллической фаз, ширины щели по подвижности, энергии Урбаха, энергии активации проводимости аморфной фазы, а также температуры фазового перехода выявлены экстремумы при введении 0,5 масс. % Bi в Ge2Sb2Te5.

Практическая значимость работы заключается в следующем.

1. Разработаны, созданы и введены в эксплуатацию программно-аппаратные комплексы для исследования вольт-амперных характеристик и термо-ЭДС в широком диапазоне температур, а также переходных процессов в тонких пленках материалов элек+ронной техники при воздействий имрульсным напряжением.

2. Отработать! и оптимизированы режимы нанесения, легирования и термообработки тонких пленок материалов, используемых в устройствах энергонезависимой фазовой памя1-и.

3. Показано, что для повышения надежности электрического контакта планарных структур необходимЬ использовать поверхностный защитный слой SiOx, позволяющий уменьшить изменение морфологии поверхности тонких пленок системы Ge-Sb-Te при кристаллизации.

4. Выработаны практические рекомендации, направленные на совершенствование технологии создания, оптимизацию характеристик и конструкций ячеек фазовой памяти за счёт изменения электрЬфизиче-ских параметров тонких пленок материалов системы Ge-Sb-te путем вариации состава по линии квазибинарного разреза Sb2Te3 - GeTe и введения в материал модифицирующей примеси висмута.

Достоверность Полученных научных результатов обеспечивается использованием современных методов исследования (рентгенофазо-вого анализа (РФА), резерфордовского обратного рассеивания (POP), рентгеноспектрального микроанализа (РСМА), растровой электронной (РЭМ), атомно-силовой (АСМ) и оптической микроскопий), высокоточного сертифицированного научного оборудования и откалиброванных измерительных датчиков, контролем геометрических параметров исследуемых структур, толщин и состава осаждаемых пленок, согласованностью результатов, полученных различными экспериментальными Мето-

дами. Результаты диссертационной работы подтверждены многократным повторением экспериментов и воспроизведением полученных результатов, в том Числе формированием исследуемых структур и их последующим исследованием.

Реализация результатов работы. Результаты исследований были использованы при выполнении следующих проектов, где аспирант являлся руководителем:

• № 169867 «Разработка технологии получения наноразмерных пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников с улучшенными характеристиками и повышенной стабильностью для устройств энергонезависимой фазовой памяти», проводимого по заданию Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере;

• №82-ИПГ1-Гр.асп-МФХ «Исследование электрофизических свойств и морфологии поверхности тонких пленок С1е28Ь2Те5, легированных ВЬ>, проводимого по заданию министерства образования и науки РФ.

Полученные экспериментальные результаты также были использованы при подготовке отчетов по проектам П847 (ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы») и № 14.575.21.0032 (ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-техйологического комплекса России на 2014-2020 годы»), что подтверждено актом об использовании.

Разработанные методика и программно-аппаратный комплекс для исследования электрофизических свойств материалов и структур на их основе использованы в ЗАО «ИнтЭКС» при изготовлении термоэлектрических модулей, что подтверждено актом о внедрении.

Результаты работы, в том числе три разработанных и введенных в эксплуатацию программно-аппаратных комплекса, успешйо применяются в учебном процессе МИЭТ при подготовке лекционных материалов и лабораторных практикумов по курсам «Материалы электронной техники», «ФизИка и химия полупроводников», «Возобновляемые источники энергии», при выполнении курсовых проектов по курсу «Физика и химия полупроводников», а также бакалавррких и магистерских выпускных работ (подтверждено актом об использовании).

Личный вклад автора. В ходе выполнения диссертационной работы автором были разработаны, созданы и введены в эксплуатацию три многофункциональных исследовательских комплекса и отработаны методики для исследования электрофизических характеристик материа-

лов электронной техники и тонких пленок на их основе. Разработка технологических маршрутов создания всех исследуемых образцов выполнялась артором работы, а изготовление Образцов проходило при его активном участйи в проведении технологических процессов (Ьинтез, обработка пластин, осаждение тонких пленок, Отжиг, разработка фотошаблонов, фотолитография и т.д.).

Все исследования электрофизических характеристик, таких, как: температурные зависимости удельного сопротивления, ВАХ в широкчм диапазоне температур, термо-ЭДС, поведение хапькогенидных тонких пленок при воздействии Достоянным и импульсным напряжением, а также их обработка и совместный анализ результатов с данными АСМ, РЭМ, ДСК, РФА, POP и РСМА осуществлялись непосредственно автором. Результат!»!, выносимые на защиту и составляющие научную новизну диссертациейhfoíí pa6otbi, получены лично автором на кафедре «Материалы функциональной электроники» МИЭТ, а также в ИОНХ РАН и в ходе научно-исследовательсккх командировок в РГРТУ.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались обсуждались и неоднократно отмечались дипломами различной степени на следующих конференциях, семинарах и школах: 5th and 6th International Conferences on Amorphous and Nanostructured Chalcogenides (Bucharest - 2011, Romania - 2013); The International Symposium on Non Oxide Glasses and New Optical Glasses «ISNOG-2014» (France, 2012); II Intel-national conference on Modern problems in physics of surfaces and nanostructurbs (Ярославль, 2012); International Conference «Micro- find Nanoelectronics - 2012» (Звенигород, 2012); The 23rd International Congress on Glass «ICG-2013» (Czech Republic - 2013); The 25th International Conference on Amorphous and Nanocrystalline Semiconductors «1CANS-2CÍ13» (Cahada, 2013); 16, 17, 18, 19^ 20 и 21 Всероссийские межвузовские научно-технические конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (М.: МИЭТ, 2010, 2Q11, 2012, 2013, 2014); VII, VlII и IX Международные конференции «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» (СПб: ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН, 2010, 2012, 2014); III', IV, V, VI и VII Всероссийские школы-семинары студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Диагностика наноматериалов и наноструктур» (Рязань : РГРуУ, 2010, 2011, 2012, 2013); 17, 18, 19 Международные научно-технические конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электроника и энергетика» (М. : МЭИ, 2011, 2012, 2013); Научная молодежная школа «Физика и технология микро- и нанЬсистем» (СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭ-

ТИ», 2011); Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых, студентов и аспирантов «Инновации. Энергосбережение. Право» (М.: МИЭТ, 2013).

Кроме того, результаты диссертационной работы были г1редстав-лены и отмечены дипломами на следующих конкурсах: Финальный отбор победителей программы «У.M.H.H.К.»: Исследования и разработки молодых ученых, студентов и аспирантов в области электроники и приборостроения (Зеленоград, 2012), дИплом победителя; Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в об-лäcти технических наук: материалы работ победителей и лауреатов конкурса (СПб. : СПбГПУ, 2012), диплом Лауреата конкурса.

Публикации. Основные научные результаты диссертации опубликованы в 40 научных работах, включая 5 статей в журналах из списка ВАК (2 - РИНЦ, 3 - WOS/Scopus), 1 статью в сборнике научных трудов, 34 тезиса доклада на российских и международных конференциях, а так же в 8 отчетах по НИР.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов по работе, содержит 182 страницы машинописного текста, включая 26 таблиц, 89 рисунков, 23 формулы, 5 приложений и список литературы из 142 наименований.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность и признательность сотрудникам ИОНХ РАН, Козюхину С.А. за всестороннюю помощь и консультации, Варгунину А.И. за проведение и обучение процессу синтеза исследуемых материалов, Баранчикову А.Е. за проведение измерений й обучение эксплуатации РЭМ, сотруднице ФТИ им. А.Ф. Иоффе Кудояровой В.Х. и сотруднику ФГБУ «ПИЯФ» Лебедеву В.М. за проведение анализа химического состава тонких пленок, аспиранту МПГУ Х.Ф. Нг7ену за проведение спектрофотометрии исследуемых слоев, сотрудникам ФГБОУ ВПО «РГРТУ» Литвинову В.Г. и Ермачихину A.B. за помощь в проведении измерений электрофизических характеристик при отрицательных температурах; сотрудникам МИЭТ Громову Д.Г. и Шулятьеву A.C., а также сотруднику ННГУ им. Н.И. Лобачевского Чигиринскому Ю.И. за проведение цроЦессов осаждения исследуемых пленок.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и основные задачи работы, обоснована научная новизна и практическая значимость. Изложены основные положения, выноси-

мые на защйту, а также перечислены конференции, на которых были апробированы основные результаты работы и её научные положения.

В первой главе «Литературный обзор» проведен анализ научно-технической литературы, посвященной современным достижениям в развитии энергонезависимых ЗУ нового поколения. Проведен сравнительный анализ основных параметров наиболее перспективных кандидатов на память нового поколения (FRAMj MRAM, PCM, RRAM) и выявлены основные преимущества РСМ перед конкурентами. Результаты проведенного анализа работ, направленных на исследование материалов и создание ячеек РСМ, позволили сформулировать следующие выводы.

Материалы на основе хапькогенидных полупроводников системы Ge-Sb-Te, в частности Ge2Sb2Te5, являются наиболее перспективными для применения в РСМ. Однако многие фундаментальные и практически важные вопросы, связа^йые с механизмами токопереноса, электрофизическими характеристиками и эффектом переключения в тонких пленках материалов системы Ge-Sb-Te до сих пор остаются открытыми.

Для оптимизации параметров и совершенстборания технологии РСМ необходимым является поиск И разработка эффективных методов управления свойствами программируемых материалов. При этом оптимизация технологии РСМ является сложной и комплексной задачей, требующе{| нахождения компромиссных решений при выборе межДУ зачастую противоречащими друг другу требованиями к свойствам программируемых материалов.

Одним из возможных эффективных метЬдов целенаправленного изменения электрофизических характеристик может быть введение модифицирующего элементу, изоморфного с одним из основных компонентов халькогенидного,полупроводника, что должно обеспечить примесное замещение и изменение электрофизических свойств. Перспективной модифицирующей примесЬю для управления электрофизическими свойствами тонких пленок Ge2Sb2Te5 является висмут, изоморфный к сурьме.

Экспериментальные данные по Изучению влияния Bi на электрофизические свойства тонких пленок Ge2Sb2Te5 немногочисленны, а влияние введейи?) малых концентрации висмута (< 3 ат. %) на электрофизические свойства, температуру фазового перехода и морфологию поверхности тонких пленок РСМ материалов практически не изучено.

Во второй главе «Технологии изготовления образцов и методики проведения экспериментов» описана технология синтезирования халькогенидных полупроводников, предназначенных для устройств фа-

зовой памяти: GeSb4Te7, GeSb2Te4, Ge2Sb2Te5 и Ge2Sb2Te5, модифицированного Bi различной концентрации (0,5, 1 и 3 масс. %), путем плавления компонентов в вакуумированных кварцевых ампулах. Проанализированы основные технологии осаждения тонких пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников. Обоснован выбор метода вакуумно-термйческого испарения (ВТИ) на этапе разработки технологии устройств фазовой памяти, а также метода ВЧ магнетронно-го распыления для этапа производства РСМ-устройсТв. Представлены технологические маршруты и описание методов, применяемых для создания тонкопленочных образцов и их nqai^yiouiero исследования.

Описаны методы и приведены методики исследований состава (ре-зерфордовское обратное рассеяние, рентгеноспектралЬный микроанализ), а также структуры (рентгенофазовый анализ) материалов электронной техники. Рассмотрены возможности их применения для исследования халькогенидных тонких пленок на основе системы Ge-Sb-Те, для которых задача усложняется тем, что спектры сурьмы и теллура находятся в близких диапазонах и их спектралькые линии перекрываются. Описаны методы исследования морфологии поверхности методами растровой электронной и атомно-силовой микроскопйй.

Приведено описание разработанных и введенных в эксплуатацию программно-аппаратных комплексов, позволяющих проводить прецизионное измерение ВАХ ма+ериалов электронной техники и тонких пленок на их основе в диапазонах от -10 до 10 В и от коМнатной температуры до 350 °С, а также измерения термо-ЭДС в диапазоне от комнатной температуры до 200 °С. Описан измерительный комплекс Sumitomo (РГРТУ), позволивший провести измерения ВАХ планарных образцов исследуемых материалов в диапазоне температур от 77 до мйнус 110 °С.

В третьей главе «Исслед(]ванйе свойств тонких пленок и планарных структур на основе материалов квазибинарного разреза Sb^Tcj - GeTe» проведен рентгенофазовый анализ синтезированных материалов системы Ge-Sb-Te и тонких пленок на их основе. Показано что синтезированные материалы GeSb4Te7, GeSb2Te4, Ge2Sb2Te3 представляют собой поликристаллйческие смеси кубической и гексагональной модификаций стехиометрических составов. Исходные тонкие халь-когенидные пленки, полученные методом ВТИ, находятся в аморфном состоянии. Выполнен анализ химического состава, Цетодом POP, показавший, что осаждаемые пленки обладают сротношением Ge/(Sb+Te), близким к необходимому, а элементы равномерно распределены по всей толщине пленок. Использование метода РСМА позволило Провести бо-

лее точное определение содержания элементов ЗЬ и Те, которое показало, что осажденные пленки пЬ состав}' (Сегз^ЗЬг!,!Те55>1) близки к сте-хиометрическому (Ое22128Ь22,2Тё551б) для Ое28Ь2Те5.

Проведенные измерения температурных зависимостей удельного сопротивления исследуемых планарных образцов на основе халькоге-нидных полупроводников системы Ое-8Ь-1"е выявили наличие трех температурных диапазонов с обц(ими закономерностями изменения удельного сопротивления (Рисунок I),

(а), без отжига

||Г]

Ц иг ¡гг.

МНИМ ■

и—мвиа

(г), без отжига

Рисунок 1 — Влияние термообработки на морфологию поверхности и электрофизические характеристики образцов

В диапазоне 1 от комнатной температуры до 120 °С наблюдаются экспоненциальные температурные зависимости, что свидетельствует об активационном характере проводимости в аморфном состоянии.

В диапазоне 11 от 120 до 170 °С происходит резкое падение удельного сопротивления тонких Пленок Се8Ь4Те7, Се8Ь2Те4, Ое28Ь2Те5. Исходя из данных РФА и ДСК, а также литературных источников [7] следует, что резкое падение удельного сопротивления соответствует

(6). после отжкгадо 150°С (в), поста отжига до 330 "С

Ч, I п ш :» . • i t * г

S3 100 i fi IW iU> X<!

(д). отжиг до 12b 'С (е). отжиг до 300 'С

фазовому переходу аморфной структуры в кубическую типа NaCI (fcc), являющуюся низкотемпературной метастабильной модификацией.

Диапазон III. При осуществлении нагрева выше температуры фазового перехода на всех образцах наблюдается существенное увеличение удельного сопротивления, сопровождаемое последующими бессистемными перепадами данного параметра. Отклонение от классического вида температурных зависимостей удельного сопротивления тонких пленок на участке III может быть связано с существенным изменением объема материала.

Исследования АСМ и РЭМ показали, что термообработка выше температуры кристаллизации приводит к существенным изменениям морфологии поверхности халькогенидндох тонкоплерэчных структур, сопровождающимся увеличением удельного сопротивления (см. Рисунок 1). Выявлено, что отжиг тонкой пленки GST225 при J50 и 330 °С приводит к увеличению средней высоты рельефа с 1 нм (без отжига) до 7 и 41 нм соответственно. При этом происходит разрушение интерфейса халькогенидная пленка - электрод, приводящее к деградации электрического контакта, ^то.может стать причиной полной или частичной потери записанной информации в ЗУ.

В ходе проведения оптимизации тестовой планарной структуры было показано, что использование защитного слоя SiOx, осажденного методом электронно-лучевого испарения, позволяет существенно уменьшить изменения морфологии поверхности халькс[генйдйых пленок и не допустить нарушения электрического контакта планарных структур при термообработке до 300 °С.

Анализ полученных температурных зависимостей удельного сопротивления оптимизированных исследуемых структур на основе исследуемых материалов (Рисунок 2) позволил определить, что при смещении исследуемого состава тонких Пленок по линии квазибинарного разреза GeTe-SbjTe3 от GST225 к GST147 происходит уменьшение температуры фазового перехода из аморфноЬо состояния в кристаллическое сО 132 до 100 °С и увеличение температурного диапазона фазового перехода с 7 до 18 °С.

В главе также провёден сравнительный анализ электрофизических характеристик тонких пленок GST225, осажденных методами ВТИ и ВЧ магнетронного распыления. Зафиксированы отличия электрофизических характеристик тонких плейок GST225, осажденных этими методами, которые могут быть объяснеНь! выявленным различием состава между ними.

75 100 125 Температура, С

Рисунок 2 - Температурные зависимости удельного сопротивления тонких пленок системы ве-ВЬ-Те

При переходе к методу ВЧ магнетронного напыления на этапе промышленного производства фазовой памяти следует учитывать возможное отклонение электрофизических характеристик тонких пленок и проводить соответствующую корректировку состава мишени.

В четвертой главе «Электрофизические свойства тонких пленок на основе материалрр система Се-БЬ-Те» был проведён анализ полученных ВДХ тонких пленёк материалов Ое8Ь4Те7, Ое8Ь2Те4, Ое28Ь2Те5. В качестве примера на Рисунке 3 представлены ВАХ тонкопленочного образца Се28Ь2Те5.

МО1 В/см МО* В/см__

Температура. °С

■ 20

> 30

к 40

■ 50

< 60

5 70

г 80

0 2 4 6 8 10

и, В

Рисунок 3 - ВАХ тонкопленочного образца Ое28Ь2Те5

В диапазоне от комнатной температуры до 8Ь °С было выявлено три характерных участка с различными зависимостями тока от напряжения при слабых (Е < МО3 В/см, и <0,7 В), средних (НО3 В/см <Е< НО4 В/см, 0,7 < и < 7 В) и сильных (Е > МО4 В/см, и > 7 В) электрических полях.

1. Слабые электрические поля (Е < НО3 В/см. Ц <0.7 В). Показано, что Для исследуемых трйких пленок в области слабых полей характерна лийрйнай зависимость тока от напряжения. Оценены энергии активации проводимости (Еа) для тонких пленок 081447, 08Т124, С8Т225 в области слабых полей.

Построены энергетические диаграммы (Рисунок 4), показавшие, что Еа для СБТ225 (0,29 эВ) й 05Т124 (0,2? эВ) лежат вблизи середины щели по подвижности (Е8 = 0,61 эВ для ОЙТ225 и 0,54 эВ для СБТ124). Для состава С8Т147 Еа = 0,22 эВ сМещена несколько ближе к потолку валейтной зоны = 0,51 эВ), что можно объяснить увеличением вклада в проводимость переноса носителей заряда по локализованным состояниям, а также смещением уровня Ферми ближе к потолку валентной зоны.

(1.5

Г -(1,22 V.;

—ту

"0,09 53

-т

а о в

Рисунок 4 - Энергетические диаграммы тонких пленок на основе материалов квазибинарного разреза БЬгТез - ОеТе: а - 08Т147, б -С8Т124, в - ОБТ225

Наблюдаемое увеличение значения энергии активации проводимости при переходе по квазибинарному разрезу 8Ь2Те3 - веТе от С8Т147 к С8Т225 связано с изменением ширины щели по подвижности и плотности состояний в ней.

2. Средние электрические поля С1-103 В/см < Е < МО4 В/см. 0.7 < Ц <7 В). Показано, что в двойном логарифмическом масштабе ВАХ образцов исследуемых составов в диапазоне 1 ■ 103 < Е < МО4 В/см

имеют линейные участки, которые аппроксимируются степенными Зависимостями то(<а от напряжения:

0)

Подобная зависимость характёрНа дйя токов, ограниченных пространственным зарядом [9]. В соответствии с [10] нелинейность ВАХ в полупроводниках р-тцпа, связанная с наличие^ захвата инжектированных носителей заряда на дискретный уровень локализованных состояний, может быть описана «ловушечйым» квадратичным законом (1):

т/2

} и 0Е £Ц-

(2)

где 0 - множитесь, характеризующий отношение числа свободных носителей к носителям, захваченном на ловушках, е0 - диэлектрическая постоянная, е — диэлектрическая проницаемость образца, ц-подвижность носителей заряда, Ь - толщина пленки.

Выражая концентрацию носителей заряда через функцию Ферми-Дирака, можно получить:

(3)

N 8.

V I

N

ехр

Е -Е у /

кТ

г /

где р и р, - концентрации свободных носителей и носителей, захваченных на ловушках, соответственно, ^ - эффективная плотность состояний в валентной зоне, Е„- энергия соответствующая потолку валентной зоны, и Е, - концентрация и энергия уровня лрвушек, - степень вырождения уровня ловушек, принимаем^ равной 1/2.

С учетом выше сказанного, коэффициент К в формуле (1) выражается, как:

К = £пе/л

¿М/

N

ехр

кТ

= Кп ехр

Е{ Ех,

кТ

(4)

ТакИм образом, при условии, что подвижность имеет слабый акти-вационный характер, используй выражение (4) и определив тангенс угла наклона зависимости К от 1/кТ, было оценено положения уроЬней, наиболее сильно ограничивающих протекайие тока (Е() и значения пре-дэкспоненциальното фактора К0 для тонких пленок 08Т147, 08Т124 и СЗТ225 в области средних полей.

Используя выражение (4) и полагая, что е~ 16 [11], р;=20см /В с [12], ~ 101 см"3 и = 1/2, были оценены плотности состояния >■!, для уровня Е, материалов 08Т147, в8Т124 и С8Т225. В Таблице 1 приведены результаты проведенных оценок, а также данные спектрофотомет-рии. Положение уровня Е,, наиболее сильно ограничивающего протекание тока для тонких пленок 08Т147, 08Т124 и 08Т225 в области средних полей, расположено близко или несколько ниже энергии активации проводимости Еа для линейного участка. При движении по квазибинарному разрезу от 8Ь2Те3 к веТе наблюдается изменение положения уровйя Е„ что может быть связано с увеличением ширины щели по подвижности и перераспределением плотности состояний в щели по подвижности.

Таблица 1 - Энергетические параметры тонких пленок на основе мате-

Материал Ек, эВ Ев/2, эВ Е0, эВ Еа,эВ Е„ эВ К, см"3

СеБЬЛе-, 0,50 0,25 0,09 0,22 0,20 2 ■ 1016

Се8Ь2Те4 0,54 0,27 0,08 0,28 0,27 91014

Се28Ь2Те5 0,61 0,30 0,13 0,29 0,28 8 • 1014

В частности, было установлено, что при переходе от 08Т225 к 08Т147 плотность состояний увеличивается с 8,0-10й до 2,1 1016 см"3, что может быть обусловлено увеличением количества дефектов с ростом концентрации более слабых связей БЬ-Те. Наиболее сильное отклонение положения Е, от середины щели по подвижности (Ее/2) наблюдается при максимальном значении >1,.

3. Сильные электрические поля (Е > 1 ■ 104 В/см. Ц > 7 В). При Е> 1-104 В/см появляется область более сильного возрастания тока по сравнению с участком средних напряженностей электрического поля. При этом наклон ВАХ более существенно проявляется при нагреве тонких пленок выше комнатной температуры (см. Рисунок 3). Данная зависимость может быть описана как экспоненциальная с высокими коэффициентами детерминации.

Возможными объяснениями для данной зависимости может быть ионизация мелких локализованных состояний [13], а также эффект Пула-Френкеля, приводящий к уменьшению потенциального барьера при увеличении приложенного напряжения [14].

Электрическое переключение. Для исследования врзможности использования программируемых тонких пленок в ЗУ, работающих от интерфейса USB со стандартным напряжением питания 5 В, были изготовлены структуры с вертикальным расположением электродов. Толщина осаждаемой пленки Ge2Sb2Te5, являющаяся величиной межэлектродного расстояния, составляла ~200 нм. В качестве верхнего и нижнего электрода выступали токоведущие алюминиевые дорожки, площадь контакта составляла 1 мм2.

Результаты исследований подтвердили, что на основе тонких пленок Ge2Sb2Te5 могут формироваться ячейки, переходящие из состояния логического «О» в «1» за счет электрического переключения при йапря-жении менее 5 В. Успешная запись логической "1" подтверждается повторными измерениями. С целью экспериментального исследования возможности электрического переключения структуры с уменьшенной площадью электрического контакта в качестве верхнего электрода был использован прижимной золотой зонд.

Исследования электрического переключение тонких пленок GST225 (150 нм) при измерении ВАХ с использованием прижимного зонда показали, что при достижении порогового значения напряжения U,h = 3,6 В (Eth ~ 2,4-105 В/см) происходит электрическое переключение активной области из высокоомного состояния (ВС) в низкоомное (НС). Переключение (Рисунок 5) сопровождается резким увеличением тока, протекающего через структуру, и уменьшением сопротивления активной области с 2 МОм до 0,2 кОм.

0,1 0.01 ш-з

1Н-4 г IЕ-5 1E-S IB-7 1Е-8 IE-9

|—*— Первое измерение ! Второе измерение

.......

ТД г.. . ^ Б .

1А 1

Импульс йа выходе с генератора

1/ ^-—-Первое измерение

Второе измерение- \

0.0 0,5 1,0 1,5 2.0 2,5 3,0 1J, В

150 300 450 t, не

а б

Рисунок 5 - Электрическое переключение тонкой ОБТ225 при воздействии: а — постоянным напряжением, б —импульсным напряжением

При этом при переключении на ВАХ наблюдается область отрицательного дифференциального сопротивления (ОДС). Повторное изме-

рение ВАХ показало, что активная область сохранила низкоомное состояние с сопротивлением -200 Ом, что свидетельствует об электрическом переключении с эффектом памяти, соответствующим переходу материала из аморфного состояния в кристаллическое.

Для исследования переходных процессов при воздействии импульсным напряжением был разработан и введен в эксплуатацию исследовательский комплекс, позволяющий подавать на пленки импульсное напряжение прямоугольной формой с амплитудой 0,1 5 В и длительностью 1 9999 не.

Получено переключение активной области тонкой пленки GST225 при приложении прямоугольного импульса амплитудой 4 В и длительностью 600 не. Падение напряжения на тонкой пленке GST225 наблюдалось через ~160 не с момента подачи импульса. Данное падение напряжения связано с переходом из ВС в НС. Время перехода составляет -10 не, время нахождения в НС -430 не. После снятия напряжения тонкая пленка GST225 сохраняет НС.

Таким образом, тонкие пленки состава GST225 обладают временем переключения b состояние логической «1» -170 не, что значительно меньше, нем время записи информации во флэш-памяти (-10 000 нс [2]). Полученное напряжение переключения тонкой пленки GST225 (3,4 В) дает основания предполагать успешное применение данных пленок в пёриферийных устройствах памяти, работающих от USB.

В пятой главе «Влияние модифицирующих примесей на электрофизические характеристики Ge2Sb2Te5» проведены исследования методом POP и РФА, показавшие, что метод вакуумно-термического испарения синтезированных материалов состава Ge2Sb2Te5, модифицированного 0,5, 1 и 3 масс. % Bi, позволяет получать аморфные тонкие пленки, близкие по составу к синтезированному материалу (0,48, 1,07 и 2,75 масс. % соответственно).

Анализ полученных температурных зависимостей удельного сопротивления (Рисунок 8) позволил определить удельные сопротивления в аморфном и кристаллическом состояниях, а также температуры начала и окончания фазового перехода тонких пленок Ge2Sb2Te5, модифицированных висмутом. Результаты анализа представлены в Таблице 2.

Выявлено, что введение висмута, концентрацией 1 масс. %, позволяет уменьшить температуру начала кристаллизации до 123 °С по сравнению с нелегированным Ge2Sb2Te5 (132 °С), а висмут концентрацией до 3 масс. % Bi - увеличивает до 188 °С. Наибольшим удельным сопротивлением в аморфном состоянии обладает тонкая пленка GST225, мо-

дифицированная 0,5 масс. % ЕЯ, -2,5-Ю5 Ом-см, а последующее увеличение концентрации ЕН приводит к снижению удельного сопротивления в аморфном состоянии (до 8,3-104 Ом-см для Се28Ь2Те3 +3 масс. % ЕН).

Таблица 2 - Результаты анализа температурных зависимостей удельно-

го сопротивления тонких пленок системы Ое-БЬ-Те-В1

масс. % тх,°с Ту, °с Тдск, °С АТП, °С Ра, Ом-см Ом-см Ра/ Ркр

0 132 139 139 7 2,8-104 1,0 2,8-104

0,5 140 143 162 3 2,5-105 0,8 1,4'Ю5

1 123 135 139 12 8,9-104 1,0 8,9-10"

3 188 191 174 3 8,3-104 0,9 9,МО4

Исследованы ВАХ тонких пленок Ое2ЗЬ2Те5, модифицированных В1, в диапазоне температур от -43 до 67 °С, и выявлены три диапазона с различными зависимостями тока от напряжения. Аналогичные участки были выделены для тонких пленок материалов линии квазибинарного разреза 8Ь2Те3 - СеТе в главе 4. Проведен анализ влияния концентрации висмута на электрофизические свойства и механизмы переноса носителей заряда в тонких пленках Се28Ь2Те5. Определенные в ходе работы параметры тонких пленок СеБЬДеу, Ое8Ь2Те4, Ое25Ь2Те5 и Ое28Ь2Те5, модифицированного 0,5, 1 и 3 масс. % висмута, обобщены в Таблице 3.

Показано, что при введении 0,5 масс. % В1 в тонкие пленки Се28Ь2Те5 происходят наиболее существенные изменения в распределении плотности состояний в щели по подвижности, что непосредственно отражается на токопереносе, а, соответственно, и ВАХ. Также введение 0,5 масс. % В1 в ОБТ225 приводит к появлению экстремумов на концентрационных зависимостях удельных сопротивлений в аморфном и кристаллическом состоянии, ширины щели по подвижности, энергии Урба-ха, температуры фазового перехода, а также параметров механизмов переноса носителей заряда. Одним из возможных объяснений полученного результата является существование критической концентрации атомов примеси, при которой появляется порог перколяции, когда формируются каналы, перекрывающие всю систему.

На основе анализа результатов диссертационной работы выработаны практические рекомендации для оптимизации и совершенствования технологии фазовой памяти. Показано, что изменение состава тонких пленок по линии квазибинарного разреза БЬ/Гез - веТе и в результате введения в материал модифицирующей примеси висмута позволяет су-

щественно увеличить диапазон значений электрофизических параметров программируемых тонких пленок С8Т225.

Таблица 3 - Параметры тонких пленок на основе материалов квазиби-

нарного разреза Sb2Te3 - GeTe и Ge2Sb2Te5, модифицированного Bi

Параметры Sb2Te3 - GeTe Ge2Sb2Te5 + Bi

GeSb4Te7 GeSb2Te4 Ge2Sb2Te5 0,5 масс.% 1 масс. % 3 масс. %

ря, Ом-см 4,9-Ю4 МО5 2,8-Ю4 2,5-105 8,9-104 8,3-Ю4

ркр, Ом-см 2,6 3,8 1,0 0,8 1,0 0,9

Ра ! Ркр 1,9-104 2,6-10" 2,8-104 1,4-105 8,9-Ю4 9,МО4

Ее, эВ 0,50 0,54 0,61 0,65 0,53 0,51

Е0, эВ 0,09 0,08 0,13 0,08 0,09 0,15

Еа,эВ 0,22 0,28 0,29 0,26 0,30 0,28

Е„эВ 0,20 0,27 0,28 0,23 0,30 0,31

К см"3 2-1016 9-Ю'4 8-Ю'4 7-10'7 3-Ю15 з-ю'4

тх,°с 100 122 132 140 123 188

ту, °с 118 128 139 143 135 191

ДТП) °с 18 6 7 3 12 3

Предложены пути реализации изменения состава программируемого материала для совершенствования таких параметров ячеек памяти, Как: быстродействие, энергопотребление, надежность, геометрические размеры и количество запоминаемых бит в одной ячейке.

Результаты работы, в том числе разработанные, подготовленные и введенные в эксплуатацию программно-аппаратные комплексы для исследования ВАХ, тёрмо-ЭДС и влияния импульсного напряжения на тонкие пленки материалов электронной техники, целесообразно использовать для подготовки кадров высокой квалификации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Показано, что разработка РСМ устройств на основе материалов квазибинарного разреза Sb2Te3 - GeTe является перспективным направлением создания энергонезависимой памяти нового поколения. Для изготовления конкурентоспособного устройства требуется разработка эф-

фективных методов управления свойствами халькогенидных полупроводников. Показано, что управлять электрофизическими характеристиками ХСП возможно за счет введения модифицирующих добавок, в частности перспективной легирующей примесью для Ge2Sb2Te5 является Bi. Выявлено, что экспериментальные данные по изучению влияния Bi на свойства РСМ-материалов немногочисленны, а влияние на температуру фазового перехода, морфологию поверхности и электрофизические свойства практически не изучено.

2. Разработаны, созданы и введены в эксплуа+ацию три программно-аппаратных комплекса для исследования ВАХ, термо-ЭДС в широком диапазоне температур и переходных процессов при воздействии импульсным напряжением тонких пленок материалов электронной техники. Разработаны маршруты и изготовлены тонкоплейочные структуры на основе материалов GeSb4Te7, GeSb2Te4, Ge2Sb2Te5 и Ge2Sb2Te5, модифицированного Bi различной концентрации (0,5, 1 и 3 масс.%). Отработаны и оптимизированы режимы нанесения, легирования и термообработки тонких пленок материалов, исг1ользуемых в устройствах энергонезависимой фазовой памяти.

3. Проведено комплексное исследование состава й структуры осаждаемых тонких пленок систем Ge-Sb-Te и Ge-Sb-Te-Bi с применением методов POP, РСМА и РФА. Результаты РФА показали, что исходные тонкие халькогенидные пленки систем Ge-Sb-Te и Ge-Sb-Te-Bi, полученные методом ВТИ, находятся в аморфном состоянии. Анализ химического состава методами POP и РСМА показал, что осаждаемые халькогенидные пленки имеют составы, близкие к составам исходных синтезированных материалов.

4. Показано, что термообработка выше температуры кристаллизации приводит к существенным изменениям морфологии поверхности халькогенидных тонкопленочных структур. Отжиг тонкой пленки GST225 при 150 и 330 °С приводит к увеличению средней высоты рельефа с 1 нм (без отжига) до 7 и 41 нм соответственно. При этом происходит разрушение интерфейса хапькогенидная пленка/электрод, приводящее к деградации электрического контакта, что может стать причиной полной или частичной потери записанной информации в ЗУ. Выявлено, что применение защитной пленки SiOx позволяет существенно уменьшить изменение морфологии поверхности халькогенидных пленок и не допустить нарушения электрического контакта планарных структур при кристаллизации.

5. Установлено, что для всех исследуемых составов характерным является наличие на ВАХ трех диапазонов напряженностей электрического поля с линейной (Е, < 103 В/см), степенной (103< Е2< Ю4 В/см) и экспоненциальной (Е3> 104 В/см) зависимостями тока от напряжения. Показано, что наиболее вероятен токоперенос при Е,<103В/см, обусловленный переносом собственных носителей заряда по делокализо-ванным состояниям, в то время как в диапазоне 103< Е2< 104В/см преобладает ток, ограниченный пространственным зарядом. Определены параметры, влияющие на токоперенос (энергия активации проводимости, положение уровней ловушек, определяющих токоперенос, и их плотности состояний), построены и проанализированы энергетические диаграммы для всех исследуемых составов.

6. Экспериментально доказано, что при достижении порогового значения напряжения 1//А = 3,6 В (£/Л ~ 2,4-105 В/см) происходит электрическое переключение активной области из высокоомного состояния (2 МОм) в низкоомное (0,2 кОм). Определено, что время переключения исследуемых пленок С8Т225 в состояние логической «1» составляет -170 не, что значительн9 меньше, чем время записи информации во флэш-памяти. Показано, что на основе тонкопленочных структур й8Т225 с вертикальным расположением электродов могут формиро-йаться ячейки, переходящие из состояния логического «0» в «1» за счет электрического переключения.

7. Показано, что изменение состава тонких пленок по линии квазибинарного разреза 8Ь2Те3 - СеТе и за счет введения в материал модифицирующей примеси висмута позволяет существенно увеличить диапазон значений следующих параметров программируемых тонких пленок СБТ225: температур кристаллизации и плавления, удельных сопротивлений в аморфном и кристаллическом состоянии, ширины щели по подвижности, энергии Урбаха, а также параметров механизмов переноса носителей заряда, отражающихся на ВАХ.

8. Выявлено, что электрофизические свойства тонких пленок ве-8Ь-Те-В1 не обладают монотонной зависимостью от концентрации висмута. Введение висмута в 68Т225 концентрацией 0,5 масс. %, приводит к появлению экстремумов на концентрационных зависимостях электрофизических характеристик. Наблюдаемые экстремумы могут быть объяснены с позиций теории перколяции и существования критической концентрации атомрв примеси, при которой появляется порог перколяции, и формируются каналы, перекрывающие всю систему.

9. На основе анализа результатов диссертационной работы выработаны практические рекомендации для оптимизации и совершенствования технологии изготовления фазовой памяти. Предложены варианты использования изменения состава программируемого материала для оптимизации таких параметров ячеек памяти, как: быстродействие, энергопотребление, надежность, геометрические размеры и количество запоминаемых бит в одной ячейке.

Список используемых в автореферате источников литературы

1. Zhang, F. SSDs to Account for One-Third of Worldwide PC Storage Shipments by 2017 [Электронный ресурс] / Fang Zhang // IHS inc. - 2013. - Режим доступа: http://www.storagenewsletter.com/news/rnarketreport/ ssds-hdds-2017-ihs-isuppli.

2. Emerging Non Volatile Memories 2013 report [Электронный ресурс] / Yole Développement, 2013. - Режим доступа: http://www.i-micronews.com/upload/Rapports/Yole_Emerging_Mon_Volatile_Memories_ February_2013_Sample.pdf.

3. Козюхин, С.А. Материалы фазовой памяти на основе сложных халькогенидов и их применение в устройствах оперативной памяти / Козюхин, С.А., Шерченков, А.А., В.М. Новоторцев, С.П. Тимошенков // Российские нанотехнологии. - 2011. - Т. 6. - № 3. - С. 50-58.

4. Lee, В. Architecting Phase Change Memory as a Scalable DRAM / B. Lee, E. Ipek, O. Mutlu, D. Burger // Alternative International Symposium on Computer Architecture. - 2009. - Texas, USA, 2009. - Режим доступа: http://research.microsoft.com/pubs/79150/lee2009-isca.pdf.

5. Raoux, S. Phase-Change Random Access Memory: a scalable technology / S. Raoux, G.W. Burr, M.J. Breitwisch, C.T. Rettner et. al // IBM Journal of Research and Development - 2008. - Vol. 52. - No. 4.5. - P. 465 -479.

6. Lacaita, A.L. Phase change memories: State-of-the-art, challenges and perspectives / A.L. Lacaita // Solid-State Electronics. - 2006. - V. 50. -P. 24-31.

7. Raoux, S. Phase Change Materials and Their Application to Nonvolatile Memories / S. Raoux, W. Wefnic, D. lelmini // Chem. Rev. -2010. - V. 110. - P. 240-267.

8. Mott, N.F. Electron Processes in Non-Crystalline Materials / N.F. Mott, E.A. Davis. - Oxford: Clarendon Press, 1979. - 590 p.

9. Зи, C.M. Физика полупроводниковых приборов / пер. с англ. под ред. А.Ф. Трутко. - М.:Энергия. 1973. - 656 с.

10.Ламперт, М. Инжекционные токи в твердых телах / пер. с англ. под ред. С.М. Рывкина. - М. : Мир. 1973.-416 с.

11. Prokhorov, Е. Dielectric properties of Ge2Sb2Te5 phase-change films / E. Prokhorov, J. J. Gervacio-Arciniega, G. Luna-Bdrcenas, Y. Kovalenko et al. // Journal of Applied Physics. -2013. - Vol. 113. - P. 113705.

12. Yahez-Limon, J.M. Thermal and electrical properties of the Cje:Sb:Te system by photoacoustic and Hall measurements / J.M. Yahez-Limon, J. Gonzalez-Hernandez, J.J. Alvarado-Gil et al. // Physical Review B. - 1995. - Vol. 52. -No. 23. - P. 16321-16324.

13. Лебедев, Э.А. Проводимость слоев Ge2Sb2Te5 в сильных электрических по.пях. / Э.А. Лебедев, С.А. Козюхин, Н.Н.Константинова, Л.П.Казакова // Физика и техника полупроводников. - 2009. - т. 43. - № 10.-С. 1383-1386.

14. Zhang, Y. Evidence for trap-limited transport in the subthreshold conduction regime of chalcogenide glasses / Y. Zhang, D. Ielminia // Applied Physics Letters. - Vol. 90. - 2007. - P. 192102.

15. Богословский, H.A. Физика эффектов переключения и памяти в халькогенидных стеклообразных полупроводниках / Н.А. Богословский, К.Д. Цэндин // Физика и техника полупроводников. - 2012. - Т. 46. -№5.-С. 577 - 608.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России

1. Lazarenko, P. Influence of Bi doping on electrical and optical properties of phase change material Ge2Sb2Te5 / P. Lazarenko, A. Sherchenkov, H.P. Nguyen, S. Kozyukhin // Journal of Optoelectronics and Advanced Materials.-2011.-Vol. 13.-№ 11-12.-P. 1400-1404.

2. Шерченков, A.A. Влияние легирования In на свойства тонких пленок Ge2Sb2Te5, применяемых в устройствах фазовой памяти / А.А. Шерченков, А.В. Бабич, П.И. Лазаренко // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2012. - № 42-2. - Р. 81-88.

3. Sherchenkov, A. Thermal properties of phase change material Ge2Sb2Te5 doped with Bi. / A. Sherchenkov, S. Kozyukhin, A. Babich, P. Lazarenko // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2013. - Vol. 377. - P. 2629.

4. Лазаренко, П.И. Электрофизические свойства аморфных тонких пленок Ge2Sb2Te5, легированных Bi / П.И. Лазаренко, С.А. Козю-

хин, А.А. Шерченков, В.Г. Литвинов, А.В. Ермачихин, Х.Ф. Нгуен, Е.Н. Редичев / Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2013. - Вып. 46. - № 4-3. - С. 83-87.

5. Kozyukhin, S. Peculiarities of Bi doping of Ge-Sb-Te thin films for PCM devices / S. Kozyukhin, A. Sherchenkov, A. Babich, P. Lazarerikd, H.P. Nguyen, O. Prikhodko // Canadian Journal of Physics. - 2014. - Vol. 92. - №7/8. - P. 684-689.

Публикации в сборниках

6. Козюхин, С.А. Влияние легирования Bi и Sn на электрофизические свойства и морфологию поверхности тонких пленок Ge2Sb2Te3, используемых в устройствах фазовой памяти / С.А. Козюхин, П.И. Ла-заренко // Сборник научных трудов «Методы и средства контроля объектов природно-технических геосистем». - Москва: МИЭ'Г. - 2011. — С. 52-59.

Материалы международных конференций

7. Козюхин, С.А. Температурная зависимость удельного сопротивления тонких пленок РСМ материалов / С.А. Козюхин, А.А. Шерченков, Д.Г. Громов, П.И. Лазаренко // Сборник трудов VII Международной конференции «Аморфные и микрокристаллические полупроводники». - СПб, 2010. — С.76-77.

8. Kozyukhin, S. Influence of doping on the properties of Ge-Sb-Te phase change materials / S.Kozyukhin, A.Sherchenkov, P. Lazarenko, H.P.Nguyen // Abstract bookley «Fifth International Conference on Amorphous and Nanostructured Chalcogenides». - Bucharest, Romania, 2011. — P. 22.

9. Lazarenko, P. Electrical and thermal properties of indium doped Ge2Sb2Te5 thin films / P. Lazarenko, A. Babich, S. Kozyukhin, A. Sherchenkov, A.Vargunin // Сборник тезисов докладов «II International conference on Modern problems in physics of surfaces and nanostructures». -Ярославль, 2012. - С. 106-107.

10. Sherchenkov, A. Influence of doping on the properties of Ge-Sb-Te thin films for phase - change memory devices / A. Sherchenkov, S. Kozyukhin, A. Babich, P. Lazarenko // Сборник тезисов докладов «II International conference on Modern problems in physics of surfaces and nanostructures». - Ярославль, 2012. - С. 21-22.

П.Лазаренко, П.И. Влияние защитного слоя на электрофизические характеристики тонких пленок РСМ материалов / П-И. Лазаренко, С.А. Козюхин, А.А. Шерченков, А.И. Варгунин // Сборник трудов «VII

Международной конференции Аморфные и микрокристаллические полупроводники». - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2012. - С. 409-410.

12. Шерченков, А.А. Влияние легирования на свойства тонких пленок, применяемых в устройствах фазовой памяти / А.А. Шерченков, С.А. Козюхин, А.В. Бабич, П.И. Лазаренко, Х.Ф. Нгуен // Сборник трудов «VII Международной конференции Аморфные и микрокристаллические полупроводники». - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2012. - С. 189-190.

13. Sherchenkov, A. Thermal properties of phase change material Ge2Sb,Te5 doped with Bi / A. Sherchenkov, S. Kozyukhin, A. Babich, P. Lazarenko // Book of Abstract «The Int. Symposium on Non Oxide Glasses ar^dNew Optical Glasses». - Saint-Malo, France, 1-5 July 2012. - P. 153.

14. Lazarenko, P. Influence of heating on electrical properties and morphology of indium-doped thin films / P. Lazarenko, S. Kozuykhin, A. Sherchenkov, A. Babich et al. // Book of Abstract the International Conference «Micro- and Nanoelectronics -2012». - Zvenigorod, 1-5 October 2012.

- P. 2-20.

15. Sherchenkov, A. Influence of thermocycling on the properties of Ge-Te system materials for application in nanoscale phase change memory cells / A. Sherchenkov, S. Kozyukhin, M. Michailova, A. Babich, P. Lazarenko // Book of Abstract the International Conference «Micro- and "Nanoelectronics

- 2012». - Zvenigorod, 1-5 October 2012. - P. 2-22.

16. Sherchenkov, A.A. Influence of Bi doping on the properties of Ge -Sb - Те thin films / A.A. Sherchenkov, S.A. Kozyukhin, A.V. Babich, P.I. Lazarenko, H.P. Nguyen // Abstract bookley «6th International Conference on Amorphous and Nanostructured Chalcogenides». - Brasov, Romania, June 24-28, 2013.-P. 18-19.

17. Sherchehkov, A.A. Influence of doping on the properties of Ge-Sb-Te glassy thin films / A.A. Sherchenkov, S.A. Kozyukhin, A.V. Babich, P.I. Lazarenko, H.P. Nguyen, M. Vares, Yu. I. Chigirinsky // Book of Abstract "The 23rd International Congress on Glass". - Prague, Czech Republic, 1-5 July 2013.-P. 57.

18. Sherchenkov, A. Peculiarities of Bi Doping of Ge-Sb-Te Thin Films for PCM Devices / A. Sherchenkov, S. Kozyukhin, A. Babich, P. Lazarenko, H.P. et al. // Abstract book. The 25th International Conference on Amorphous and Nanocrystalline Semiconductors. - Toronto, Canada, August 18-23,2013.-P. PM-18.

19. Лазаренко, П.И. Исследование эффекта памяти в тонких пленках Ge2Sb2Te5 при постоянном и импульсном напряжениях / П.И. Лаза-

ренко, С.А. Козюхин, A.A. Шерченков, С.П. Тимошенков, М.С. Михайлова // Сборник трудов «IX Международной конференции Аморфные и микрокристаллические полупроводники». - СПб.: Изд-во Политехи, унта, 2014. - С. 185-186.

20. Лазаренко, П.И. Особенности влияния модифицирующей примеси висмута на свойства тонких пленок Ge2Sb2Te5 / П.И. Лазаренко, A.A. Шерченков, С.А. Козюхин, В.Г. Литвинов и д.р. // Сборник трудов «IX Международной конференции Аморфные и микрокристаллические полупроводники». - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2014. - С. 265-266.

21. Шерченков, A.A. Разработка, создание и ввод в эксплуатацию программно-аппаратных комплексов для исследования вольтамперных характеристик и термо-ЭДС тонких пленок фазовой памяти в широком диапазоне температур / A.A. Шерченков, Ю.И, Штерн, П.И. Лазаренко, А.О. Якубов и др. // Сборник трудов «IX Международной конференции Аморфные и микрокристаллические полупро^однйки». - СПб : Изд-во Политехи, ун-та. -2014. - С. 317-318.

22. Kozyukhin, S. Different Influence of Bi and In on the Properties of Ge2Sb2Te5 / S. Kozyukhin, A.Sherchenkov, Yu. Chigirinsky, A. Babich, H.Ph. Nguyen, P. Lazarenko //Abstract book. 19th International Symposium on Non-Oxide and New Optical Glasses. - Korea, August 24-28, 2014. - P. 06-1005.

Материалы научно-технических конкурсов

23. Лазаренко, П.И. Влияние легирования In на свойства и стабильность тонких пленок Ge2Sb2Te5 для устройств энергонезависимой фазовой памяти / П.И. Лазаренко // Сборник тезисов докладов «Исследования и разработки молодых ученных, студентов и аспирантов в области электроники и приборостроения. Финальный отбор победителей программы «У.М.Н.И.К.». - М.: МИЭТ, 2012. -С. 21-23.

24. Лазаренко, П.И. Влияние термообработки на электрофизические характеристики и морфологию поверхности тонких пленок Ge2Sb2Te5, легированных In / П.И. Лазаренко // Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в области технических наук : материалы работ победителей и лауреатов конкурса. -СПб. : Изд-во Политехи, ун-та, 2012. - С. 303.

Подписано в печать:

Формат 60x84 1/16. Уч.-изд.л. Ч

Тираж /"Оэкз. Заказ № 6*4

Отпечатано в типографии ИПК МИЭТ

124498, г. Москва, г. Зеленоград, проезд 4806, д.5, МИЭТ