Sn掺杂对Si_(x)Sb_(100-x)相变薄膜结晶行为的影响

摘要

目的通过掺杂不同含量的Sn,提升Si_(x)Sb_(100-x)相变薄膜的结晶温度、热稳定性和相转变速度,得到一种环境友好型无Te相变薄膜材料。方法利用三靶磁控共溅射的方式制备掺Sn的Si_(x)Sb_(100-x)相变薄膜,并采用真空四探针测试系统,得到电阻-温度数据以及不同升温速率下的电阻数据,从而通过Kissinger和Arrhenius公式计算出结晶激活能和十年数据保持力。分别使用EDS、XRD、AFM对相变薄膜的成分、结构、表面形貌进行分析。结果Sn掺杂为2%(原子数分数)时,结晶温度由199℃增至219℃,结晶激活能由3.879 eV增至4.390 eV,十年数据保持力由122℃增至144℃,具有良好的晶态/非晶态热稳定性;晶粒尺寸减小至20 nm,产生了更多的晶界,这有助于增强电子散射,从而产生更高的电阻。Sn掺杂使薄膜的结晶机制由形核型为主转化为生长型为主,有利于提高其相转变速度。结论少量Sn掺杂的Si_(x)Sb_(100-x)相变薄膜具有较高的结晶温度、较大的结晶激活能、更高的电阻和良好的十年数据保持力;过量的Sn掺杂使Si_(x)Sb_(100-x)相变薄膜晶粒尺寸变大,不利于薄膜性能的优化。