ХАЛЬКОГЕНИДТІ ШЫНЫ ТӘРІЗДЕС ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТЕРДІҢ ЭЛЕКТРОНДЫҚ ӘДІСТЕРІН ЗЕРТТЕУ ЖӘНЕ АЛУ ӘДІСТЕРІ

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 20 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Білім және ғылым Министрлігі әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Физика-техникалық факультеті

Қатты дене физикасы және бейсызық физика кафедрасы

Рахметов М. Д.

Ge2Sb2Te5Bi 9,2 ат.% қоспасының негізінде жады ұяшықтарын жасау

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

5B071900 -Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар

.

Қазақстан Республикасының Білім және ғылым Министрлігі әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Физика-техникалық факультеті

Қатты дене физикасы және бейсызық физика кафедрасы

Ge2Sb2Te5Bi 9,2 ат.% қоспасының негізінде жады ұяшықтарын жасау тақырыбында

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

5B071900 -Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар

Oрындaғaн: ________________________ ________________Рахметов М.Д
Ғылыми жетекші:
PhD., аға оқытушы Толепов Ж. К.

Қорғауға жіберілді
Хаттама № " " 2022 ж. Кафедра меңгерушісі
PhD, доцент _Ибраимов М. К.
Норма бақылаушы
Аға оқытушы Кудабаева М. А.

ТҮЙІНДЕМЕ

Диплoмдық жұмыc кiрicпeдeн, 3 бөлiмнeн, қoрытындыдaн жәнe 22 әдeбиeттeр тiзiмінeн құрaлғaн. Жұмыc 45 бeт, 34 cурeт, 1 кecтeнi және 4 формуланы қaмтиды.
Кілттік сөздер: аморфты жартылай өткізгіш, халькогенидті жартылай өткізгіш, 𝐺𝑒2𝑆𝑏2𝑇𝑒5 қабыршақтары, ионды-плазмалы магнетронды әдісі, морфологиясы, фототок өткізгіштігі.
Жұмыстың мақсаты: Ge2Sb2Te5Bi 9,2 ат.% қоспасының негізінде жады ұяшықтарын жасау
;
Зерттеу нысаны: аморфты 𝐺𝑒2𝑆𝑏2𝑇𝑒5 қабыршақтары.
Зерттеу әдістері: аморфты жұқа 𝐺𝑒2𝑆𝑏2𝑇𝑒5 қабыршақтарының фотоэлектрлік қасиеттерін анықтау үшін ионды-плазмалы магнетронды әдісі қолданылды, қабықшалардың құрамы энергия-дисперсиялық талдау әдісімен анықталды.
Зерттеу нәтижесі: Аморфты күйдегі 𝐺𝑒2𝑆𝑏2𝑇𝑒5 қабықшаларының фотоэлектрлік қасиеттері зерттелді. Бірінші рет ионды-плазмалы магнетронды әдісі арқылы аморфты жұқа 𝐺𝑒2𝑆𝑏2𝑇𝑒5 қабыршақтары алынды.
Фотоэлектрік қасиеттерін зерттеу барысында, жасыл лазер қолданған
кездегі қабықшаның салыстырмалы фототок мәні көк, қызыл лазерге қарағанда жоғары болды. Жасыл лазер кезіндегі мәні - 1,36, көк лазер - 1,14, қызыл лазер
- 1,18. Келтірілген нәтижелерге сүйене отырып, аморфты GST қабықшалары фотосезімтал болып келеді және фотосезімтал жылдамдығы өте жоғары болады.
Раман спектроскопиясының графигі алынды, оның құрылымы аморфты күйге сәйкес болып келеді.

РЕФЕРАТ

Диплoмнaя рaбoтa cocтoит из ввeдeния, 3 рaздeлoв, зaключeния и cпиcкa иcпoльзoвaнных иcтoчникoв из 22 нaимeнoвaний. Рaбoтa coдeржит 45 cтрaницу, 34 риcункoв, 1 тaблицу и 4 формулы.
Ключевые слова: аморфный полупроводник, халькогенидный полупроводник, пленки 𝐺𝑒2𝑆𝑏2𝑇𝑒5, ионно-плазменный магнетронный метод, морфология, фотопроводимость.
Цель работы: Исследование фотоэлектрических свойств пленок GST аморфной структуры. Для достижения этой цели нами были обозначены следующие задачи:
очистка субстрата методом ионно-плазменной очистки;
получение пленок GST аморфной струк туры с помощью ионно- плазменного магнетронного метода;
исследование полученной аморфной GST пленки на свойства фототока с помощью разного трехцветного лазера;
проведение исследований по свойствам фототока;
Объект исследования: аморфные пленки 𝐺𝑒2𝑆𝑏2𝑇𝑒5.
Методы исследования: для определения фотоэлектрических свойств
аморфных тонких пленок 𝐺𝑒2𝑆𝑏2𝑇𝑒5 использовался ионно-плазменный магнетронный метод, состав пленок определялся методом энергодисперсионного анализа.
Результат исследования: Исследованы фотоэлектрические свойства пленок 𝐺𝑒2𝑆𝑏2𝑇𝑒5 в аморфном состоянии. Впервые получены аморфные тонкие пленки 𝐺𝑒2𝑆𝑏2𝑇𝑒5 с помощью ионно-плазменного магнетронного метода.
При изучении фотоэлектрических свойств относительное значение фототока пленки при использовании зеленого лазера было выше, чем у синего, красного лазера. Значение при зеленом лазере - 1,36, синем лазере - 1,14, красном лазере - 1,18. Исходя из приведенных результатов, аморфные пленки GST являются фоточувствительными и имеют очень высокую скорость фоточувствительности.
Получен график Раманской спектроскопии, структура которого соответствует аморфному состоянию.

ABSTRACT

The volume of the thesis consists of an introduction, three chapters, conclusion and 22 sources. The paper contains 45 pages, 34 figures, 1 tables and 4 formulas.
Keywords: аmorрhous semiconductor, chalcogenide semiconductor, mаgnetron sрuttering, morрhology, photoconductivity.
The aim of the work: is investigation of the photoelectric properties of GST films of amorphous structure. To achieve this goal, we have identified the following tasks::
purification of the substrate by ion-plasma purification;
preparation of GST films of amorphous structure by ion-plasma magnetron method;
study of the obtained amorphous GST film on the properties of the photocurrent using a different three-color laser;
conducting research on the properties of photocurrent;
The object of reseаrch: аmorрhous 𝐺𝑒2𝑆𝑏2𝑇𝑒5 films.
Research methods: to determine the photoelectric properties of amorphous
𝐺𝑒2𝑆𝑏2𝑇𝑒5 thin films, the ion-plasma magnetron method was used, and the composition of the films was determined by energy-dispersion analysis.
Reseаrch results: The photoelectric properties of 𝐺𝑒2𝑆𝑏2𝑇𝑒5 films in the amorphous state are investigated. For the first time, amorphous 𝐺𝑒2𝑆𝑏2𝑇𝑒5 thin films were obtained using the ion-plasma magnetron method.
When studying the photovoltaic properties, the relative value of the film photocurrent when using a green laser was higher than that of a blue or red laser. The value for the green laser is 1.36, the blue laser is 1.14, and the red laser is 1.18. Based on the above results, amorphous 𝐺𝑒2𝑆𝑏2𝑇𝑒5 films are photosensitive and have a very high photosensitivity rate.
A Raman spectroscopy graph is obtained, the structure of which corresponds to the amorphous state.

МАЗМҰНЫ

ҚЫСҚАРТУЛАР МЕН ШАРТТЫ БЕЛГІЛЕУЛЕР ... ... ... ... ... ... ... ... ...
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1. ХАЛЬКОГЕНИДТІ ШЫНЫ ТӘРІЗДЕС ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТЕРДІҢ ЭЛЕКТРОНДЫҚ ӘДІСТЕРІН ЗЕРТТЕУ ЖӘНЕ АЛУ ӘДІСТЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.1ХШЖ-дің даму кезеңдері мен алу әдістері
1.2ХШЖ-дің электрлік қасиеттері
1.3SRAM және РСМ техногия айырмашылықтары
1.4

2. ЗЕРТТЕУ ОБЪЕКТІСІН ТАҢДАУ НЕГІЗДЕМЕСІ ЖӘНЕ ОНЫҢ МАҢЫЗДЫ СИПАТТАМАЛАРЫ

Аморфные и кристаллические пленки GSTBi

2.1Эффект переключения и памяти в пленках Ge2Sb2Te5
2.2Влияние примеси висмута на температуру крис таллизации пленок Ge2Sb2Te5.
2.3Электрические свойства тонких пленок Ge2Sb2Te5 и Ge2Sb2Te5Bi в аморфном и кристаллическом состояниях.

3. Ge2Sb2Te5Bi 9,2 ат.% қоспасы негізінде есте сақтау жад ұяшықтарын жасаудың эксперименталды нәтижесі
3.1

ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ..
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ..

ҚЫСҚАРТУЛАР МЕН ШАРТТЫ БЕЛГІЛЕУЛЕР

GST - GeSbTe G2S2T5 - 𝐺𝑒2𝑆𝑏2𝑇𝑒5
ХЖ - Халькогенидті жартылай өткізгіш
Phase Change Memory (PCM) - фазалық жад өзгерту
ВАС - Вольт-амперлік сипаттама
ИҚ - Инфрақызыл спектроскопиясы
DVD - сандық көп мақсатты диск
ШЭД - Шағылысқан электрондардың дифракциясы
ТермоЭҚК - термоэлектр қозғаушы күші
Flash memory - флэш жады
𝐸𝑔 - тыйым салынған аймақтың оптикалық ені
ВУП - вакуумдық универсальді пост
- өткізгіштік

1.1 шок дамуының негізгі кезеңдері
Халькогенидті шыны тәрізді жартылай өткізгіштер класынан фазалық ауысу материалдары физика - техникалық институттың қызметкерлері 1955 жылдан басталады. А.ф. Иоффе, Б. Т. Коломиец және Н. А. Горюнова шыны тәрізді күйде халькогенидтер тобынан (S, Se және Te) элемент атомдары бар күрделі қосылыстардың жартылай өткізгіш қасиеттерін анықтады. Жартылай өткізгіштердің осы түрін қарқынды зерттеу ашылғаннан кейін бірден басталды. XSP зерттеулерінің маңызды жетістігі - бұл фазалық ауысу жадының жасушалары (PCM-PhaseChangeMemory) сияқты қазіргі заманғы ақпарат тасымалдаушылардың жұмыс принципінің Негізгі әсерлері болған коммутация мен жад әсерлерін анықтау [14].
Халькогенидті шыны тәрізді жартылай өткізгіштер (HSP) инфрақызыл детектор, инфрақызыл оптикалық жүйелер (мысалы, линзалар, жылу түсіргіштер) және инфрақызыл оптикалық талшықтар ретінде пайдаланылды, бұл жартылай өткізгіштер инфрақызыл электромагниттік сәулеленудің кең спектрін қамтиды. Физикалық қасиеттері (жоғары сыну коэффициенті, төмен фонон энергиясы, жоғары сызықтық емес) оларды лазерлерге, планарлық оптикаға, фотондық интегралды схемаға және басқа салаларға, әсіресе олар сирек кездесетін металл иондарымен байланыс орнатқан кезде өте жақсы қосады. Кейбір халькогенидті әйнектер фотонды индукцияланған сыну [15] және диэлектрлік тұрақтының электронды индукцияланған өзгерісі [16] сияқты сызықты емес оптикалық әсерлерді көрсетеді.
Халькогенидті шыны тәрізді жартылай өткізгіштер фазалық ауысу материалы ретінде қолданылады және ақпаратты жазу және сақтау қосымшалары үшін ең перспективті материалдардың бірі болып табылады. Олар қазірдің өзінде қайта жазылатын оптикалық дискілерде қосымшаларды тапты және жаңа ұшпайтын электрондық жад ретінде үлкен әлеуетке ие.
Бастапқыда қайта жазылатын оптикалық медианың екі түрлі класы коммерцияландырылды, атап айтқанда магнито-оптикалық медиа және фазалық ауысу медиасы. Алайда, соңғы жылдары қайта жазылатын құрылғылардың көпшілігі фазалық ауысу материалдарын қолданды. Бұл жетістік [17.18] GE, Sb және Te сияқты қорытпалардың ашылуына, сондай-ақ DVD дискілерінің ерекшеліктеріне сәйкес фазалық ауысу материалдарының бейімделуіне негізделген.
Екінші жағынан, ұшпайтын жад ретінде қосымшаларда күйлер арасындағы айқын айырмашылық бар қарсылық қолданылады. Аморфное

мемлекет жоғары қарсылыққа ие. Кернеу импульсін (set pulse) қолдана отырып, құрылымды жергілікті кристалдануға болады және жоғары кернеу импульсін (reset pulse) қолдана отырып, жергілікті қыздыруға болады және тез салқындату арқылы кристалды күйден аморфты күйге қайтаруға болады.
1.1-суретте фазалық ауысумен материалдардағы ақпаратты жазу және өшіру механизмі көрсетілген. Қысқа импульс (сурет 1.1 (a)) кернеу немесе фокусталған жоғары қарқынды лазер балқу температурасынан жоғары халькогенидті шыны жартылай өткізгішті жергілікті қыздырады. 109 ∙ ∙ с−1-ден жоғары жылдамдықпен қорытпаның күрт салқындауы (1.1-сурет (б)) материалды қатайтады, яғни сұйық күйден материал аморфты күйге өтеді. Мұндай аморфты күй қоршаған кристалдық күйден басқа оптикалық қасиеттерге ие, сондықтан аморфты аймақтар төмен қарқынды лазер сәулесінің көмегімен тікелей анықталады. Сақталған ақпаратты өшіру үшін орташа қарқынды лазер қолданылады. Лазер пленканы жергілікті кристалдану температурасынан жоғары қыздырады (1.1 (в) сурет). Бұл температурада атомдар энергетикалық тұрғыдан тиімді күйге кристалдық фазаға ауысады.

Сурет 1.1-фазалық ауысу материалдарын қолдана отырып, қайта жазылатын оптикалық деректер жинағы

Көптеген халькогенидті шыны тәрізді жартылай өткізгіштер құрылымды өзгерте алады, бірақ олардың көпшілігі аморфты және кристалды күйлер арасындағы оптикалық қасиеттерде айқын айырмашылыққа ие емес. Сондықтан, өте аз материалдар ғана ақпаратты оптикалық сақтау үшін қолданылатын фазалық ауысу материалдарында кездесетін қасиеттердің ерекше комбинациясына ие. Айқын

оптикалық контраст атомдардың орналасуы аморфты және кристалды күйлер арасында айтарлықтай ерекшеленетінін көрсетеді. Сонымен қатар, қайта кристалдану үшін қажет атомдарды қайта топтастыру өте тез жүреді, оннан жүзге дейін наносекунд [17, 1450 бет].
1.1-кестеде фазалық ауысумен материалдарды сипаттайтын қасиеттер тізімі берілген. Бір қызығы, электр өткізгіштікте қажетті контрастты табу әлдеқайда оңай, сондықтан қайта жазылатын оптикалық дискке қарағанда өзгермейтін жад көп болуы мүмкін. Осылайша, жоғарыда аталған талаптарды орындай алатын материалдарды жүйелі түрде қалай анықтауға болатындығы туралы сұрақ туындайды. Соңғы бірнеше онжылдықта анықталған қайта жазылатын оптикалық диск үшін қолайлы материалдар 1.2-суретте көрсетілген схемалық диаграммада көрсетілген.

Кесте 1.1-фазалық ауысу қорытпаларының негізгі қасиеттері

№ Қасиеттері
1 жоғары ауысу жылдамдығы
2 аморфты күйдегі жылу тұрақтылығы
3 аморфты және крситалл арасындағы жоғары оптикалық контраст
жағдайларда
4 электр кедергісі арасындағы жоғары айырмашылық
аморфты және кристалды күйлер
5 ақпаратты жазуқайта жазудың жоғары саны
6 химиялық төзімділік

1.2 - сурет-фазалық ауысуы бар әртүрлі қорытпаларды бейнелейтін үш фазалық диаграмма, олардың ашылған жылы С қорытпасы ретінде
фазаның өзгеруі және оларды әртүрлі оптикалық сақтау өнімдерінде қолдану

Алғашқы қолданылатын материалдар Te85Ge15 ұсынған Te негізіндегі эвтектикалық қорытпалар сияқты жақсы шыны жасаушылар болды, олар Sb, S және P сияқты элементтермен легірленді [17, 1451 бет]. Бұл материалдар қазірдің өзінде әсерін көрсетті ақпаратты электронды сақтау үшін қолдануға болатын коммутация, кристалдану уақыты микросекундтардың ретін құрады, өйткені бірінші қорытпалар бір фазалы материалдағы материалдарды кристалдамады. Қайта кристалдану кезінде өздерін жақсы көрсеткен және оптикалық контрасты жақсы көрсеткен алғашқы материалдар GeTe [6, 470 бет] және Ge11Te60Sn4Au25 [8, 123 бет, 9, 3 бет] болды. Қазіргі уақытта Ge2Sb2Te5[4, 520 бет] және GeSbTeN, GeSnSbTe, GeBiSbTe, GeBiTe және GeInSbTe сияқты ұқсас материалдар [19, 20] оларды коммерциялық мақсатта пайдалануға тырысты. Sb2te қорытпаларындағы Ag, In және Ge атомдарымен легирленген материалдардың екінші тобы кейінірек алынды, бірақ кеңінен қолданылды. DVD-RW және DVD+RW сияқты қайта жазылатын оптикалық дискілерде Ag5In5Sb60Te30 (AIST) құрамына жақын қорытпалар жиі қолданылады. Соңғы жылдары Ge-легирленген Sb қолданатын үшінші материалдық отбасы табылды.
1.2 фазалық ауысу материалдарын пайдалану перспективалары. Индустриядағы фазалық ауысу материалдарының позициясы
Жад технологиясының дамуы компьютерлік логикалық технологияға қарағанда баяу жүретіндіктен, компьютерлік жүйенің заманауи дизайнының маңызды мәселесі болып табылатын белгілі бір "жад қабырғасы" пайда болады. ҚМЖ-дегі ядролардың көбеюі көбірек деректердің өткізу қабілетін қанағаттандыру үшін чиптерде көбірек жадты қажет етеді. Алайда, SRAM DRAM технологиясының дәстүрлі жадының кейбір кемшіліктері Қазіргі компьютерлік технологияның дамуына кедергі келтіреді. Төменде осы технологиялардың негізгі кемшіліктері келтірілген
1. SRAM технологиясының төмен тығыздығы чиптердегі жад сыйымдылығын шектейді.
2. SRAM DRAM технологиясының үлкен қуат тұтынуы.
3. Масштабтау кезінде радиациялық әсерге осал. [8, 124 бет]
Жаңа ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.