相變材料Ge2Sb2Te5的X射線輻照致變效應(yīng)研究

何佩謠 趙 越 劉 宇 王 波 朱效立

1（中國科學(xué)院微電子研究所微電子器件與集成技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京100029）

2（中國科學(xué)院大學(xué) 北京100049）

3（中國科學(xué)院高能物理研究所 北京100049）

Ge2Sb2Te5（簡稱GST）是一種硫系相變材料，在紅外光纖、紅外窗口、光伏設(shè)備和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等方面具有廣泛的應(yīng)用［1-3］。GST 通常具有晶態(tài)和非晶態(tài)兩種狀態(tài)，在不同狀態(tài)下表現(xiàn)出可區(qū)分的材料特性，因此提供了區(qū)分邏輯狀態(tài)所需的對(duì)比度。在光、電等作用下，這種特性變得更加明顯。可逆切換時(shí)，電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)在這些狀態(tài)之間的顯著差異可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)［4］。最早利用非晶態(tài)到晶態(tài)的相變過程進(jìn)行信息存儲(chǔ)的想法可追溯到19 世紀(jì)60 年代，當(dāng)時(shí)Ovshinsky［5］提出了基于多組分硫族化物的非晶態(tài)和晶態(tài)性質(zhì)變化的存儲(chǔ)開關(guān)。19世紀(jì)90年代，相變材料已經(jīng)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用中獲得了廣泛的商業(yè)化，當(dāng)時(shí)松下推出了數(shù)字多功能磁盤隨機(jī)存取存儲(chǔ)器［6］。盡管當(dāng)前閃存是非易失性存儲(chǔ)設(shè)備的領(lǐng)先技術(shù)，但下一代存儲(chǔ)器在保持高耐用性、高可擴(kuò)展性、低成本和高穩(wěn)定性的同時(shí)，還要求更高的寫入和擦除速度。隨著光刻技術(shù)的發(fā)展和硫族化物化合物的發(fā)現(xiàn)，GST逐漸成為電子非易失性存儲(chǔ)設(shè)備的重要存儲(chǔ)材料，并展現(xiàn)了廣闊的發(fā)展前景［4］。然而在太空環(huán)境、X 射線安檢掃描和高能粒子輻照等輻照環(huán)境下，GST 材料及其器件的應(yīng)用受到了一定的限制。因此，研究GST在同步X射線輻照下所導(dǎo)致的GST的化學(xué)形態(tài)以及結(jié)構(gòu)的變化，有助于對(duì)GST材料局部分子結(jié)構(gòu)的理解，深入研究GST 的抗輻照機(jī)制，以及提高GST材料的性能。……