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物理学报 2024年第19期73卷 200-211页

作者：帅陈杨郑月军陈强马燕利付云起国防科技大学电子科学学院长沙410073

gete属于硫系相变材料中的一种,利用热致相变特性可以动态实现低电阻率的晶态与高电阻率的非晶态之间可逆切换,是忆阻器和非易失射频开关领域的重要功能材料.本文以面向射频开关应用为出发点,重点对磁控溅射制备的gete薄膜进行电性能优... 详细信息

gete属于硫系相变材料中的一种,利用热致相变特性可以动态实现低电阻率的晶态与高电阻率的非晶态之间可逆切换,是忆阻器和非易失射频开关领域的重要功能材料.本文以面向射频开关应用为出发点,重点对磁控溅射制备的gete薄膜进行电性能优化研究.通过综合分析衬底材料、溅射条件以及退火条件等因素对晶态gete薄膜电阻率的影响,探索出低电阻率gete薄膜的有效制备条件.结果表明,制备的gete薄膜最低晶态电阻率达到3.6×10^(-6)Ω·m,电阻比大于10~6.此外,基于规则的方形薄膜切片,构建了一款零静态功耗并联型毫米波开关,在1—40 GHz频带内,插损小于2.4 dB,隔离度大于19 dB,展示了gete薄膜在宽带高性能分立式非易失射频开关领域的应用潜力.

关键词： gete薄膜热致相变射频开关分立式

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gete薄膜的性质、应用及其红外探测研究进展

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红外技术 2020年第4期42卷 301-311页

作者：赵逸群唐利斌张玉平姬荣斌杨盛谊北京理工大学物理学院北京100081 昆明物理研究所云南昆明650223 云南省先进光电材料与器件重点实验室云南昆明650223 昆明冶金高等专科学校建筑工程学院云南昆明650033

gete基半导体的非晶态,α-gete相和β-gete相可以相互转换,且在一定条件下稳定存在。利用高浓度空穴掺杂改善gete热电和铁电性能,以及非晶相和晶相间的巨大差异和快速切换,使其在热电、自旋器件、相变开关、相变存储等多个领域具有很大... 详细信息

gete基半导体的非晶态,α-gete相和β-gete相可以相互转换,且在一定条件下稳定存在。利用高浓度空穴掺杂改善gete热电和铁电性能,以及非晶相和晶相间的巨大差异和快速切换,使其在热电、自旋器件、相变开关、相变存储等多个领域具有很大的应用前景。此外,gete具有窄光学带隙和高载流子迁移率,有望用于高性能红外光电探测,然而其在红外光电探测方面还处于初始阶段。本综述在详述其性质及在热电、相变等领域应用情况的基础上,根据gete的光电性质,展望了其在红外光电探测领域方面的应用。

关键词： gete薄膜物理性质 gete应用光电探测器

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gete薄膜相变开关的热学性能研究

GeTe薄膜相变开关的热学性能研究

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作者：付帅帅电子科技大学

学位级别：硕士

相变开关是一种基于相变材料的电子开关,相变材料相变前后其电阻具有很大的差异,利用这个性能制成的相变开关实现电路的开关功能。相变开关具有快速开关、低功耗、可重构性和非易失性等优良特性,在电子器件、通信技术、能源管理等领域... 详细信息

相变开关是一种基于相变材料的电子开关,相变材料相变前后其电阻具有很大的差异,利用这个性能制成的相变开关实现电路的开关功能。相变开关具有快速开关、低功耗、可重构性和非易失性等优良特性,在电子器件、通信技术、能源管理等领域具有良好且广泛的应用前景。研制相变开关可能使电子系统更加高效、可靠、节能和便携。本文旨在优化gete相变开关的开关速度,设计了一种背面刻槽型间接加热型gete薄膜相变开关,完成了相变开关的制备以及性能测试。通过使用多物理场仿真软件COMSOL,对相变开关结构进行仿真设计。通过对gete薄膜相变开关背部挖空刻槽,优化相变开关的散热能力。仿真结果表明,在相同的脉冲电压下,相变材料区域局部平均温度达到熔点的时间(32.51 ns)低于传统结构(40.85 ns);与传统的间接加热的相变开关相比,非晶化的时间减少了45%以上。证明了本文中的设计大大提高了相变开关的热传递效率。研究了相变开关非晶态的降温过程,证明了本文所设计的相变开关背面深槽能够有效地使大部分的热量通过热传导在垂直方向传播,具有良好的散热性能,降低了相变层薄膜烧毁和不能完全晶化的风险,提高了开关的切换速度。优化射频磁控溅射制备gete薄膜,优化了gete薄膜制备的工艺参数,实现了gete薄膜非晶/晶态的电阻比超过10～6。经过400℃退火gete薄膜从非晶态变成了晶态,薄膜从非晶态到晶态的过渡中无序程度降低。制备器件并测试了gete薄膜的电学性能。制备了四端口间接加热gete薄膜相变开关,测试了相变开关的电学性能和微波性能,开关的关闭脉冲电压为27 V,开启的脉冲电压为9V。在0-20 GHz隔离度大于30 d B,插损小于3.5 d B。本文设计的结构关闭时间约为550 ns,开启时间约为3μs,传统结构相变开关关闭时间约为690 ns,开启时间约为5.7μs。相比传统结构,总时间缩短了约40%以上,并且还提高了相变开关的循环次数。

关键词：相变开关 gete薄膜硅基深槽开关速度磁控溅射

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基于gete薄膜的脉冲激光沉积及其光电性能研究

基于GeTe薄膜的脉冲激光沉积及其光电性能研究

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作者：兰婉婷西南科技大学

学位级别：硕士

光电探测器被广泛应用于各个领域,如生物医疗、成像、通信等,高性能的光电探测器离不开高质量的半导体材料。目前,基于传统半导体材料的光电探测器存在着制备条件苛刻、价格昂贵且工作温度低等问题。gete薄膜由于其制备简单、带隙窄、... 详细信息

光电探测器被广泛应用于各个领域,如生物医疗、成像、通信等,高性能的光电探测器离不开高质量的半导体材料。目前,基于传统半导体材料的光电探测器存在着制备条件苛刻、价格昂贵且工作温度低等问题。gete薄膜由于其制备简单、带隙窄、载流子迁移率高,为应用在高性能光电探测器提供了新的选择。本论文采用脉冲激光沉积方法在不同工艺条件下制备gete薄膜,探索gete薄膜不同结构对其光电性能的影响,并构筑异质结光电探测器进行光电性能研究。主要研究内容如下:(1)研究不同沉积能量对gete薄膜结构及光电性能的影响。实验结果表明,不同沉积能量下制备的gete薄膜为非晶态,所有薄膜表面连续均匀且无裂纹。当沉积能量为300 m J时,薄膜表面相对较为致密,且光学带隙最小为0.61 e V。所有gete薄膜器件与Ag电极之间形成良好的欧姆接触,并在1064 nm激光照射下,表现出良好的光响应,其响应机制为光电导效应。且沉积能量为300 m J的gete薄膜表现出最佳的光电性能,其响应度为0.013 A/W,比探测率为3.9×10Jones。(2)研究不同沉积温度对gete薄膜结构和光电性能的影响。实验结果表明,当沉积温度达到150℃时,gete薄膜开始从非晶态向晶态转变,其晶体结构对应着空间群为R3m的菱形结构。薄膜开始晶化后,薄膜表面的颗粒开始逐渐消失,呈现出层状生长的趋势。在沉积温度为250℃时,gete薄膜的吸光度最大值为0.64,光学带隙最小值为0.5 e V,载流子浓度最大值为6.3×10cm,载流子迁移率最大值为27.98 cm/Vs。此外,在1064 nm的激光照射下,所有器件均表现出良好的光电响应,其中沉积温度为250℃的gete薄膜器件具有最佳的光电性能,其响应度为0.98 A/W,比探测率为1.08×10Jones。(3)研究石墨烯/gete异质结器件结构的光电性能。实验结果表明,转移在gete薄膜上的石墨烯为单层且缺陷较少。在1064 nm的激光照射下,该器件表现出良好的光响应,并且得到较高的开路电压(0.19 V)与短路电流(0.44 m A)。该器件在-0.09 V时获得最大的输出功率为2.1×10W,并且获得最大的比探测率为1.42×10Jones,相对于gete薄膜光电探测器比探测率有所提高。而且该器件在不同激光功率下都表现出稳定且可重复的开关特性,且具有较快的响应速度。

关键词： gete薄膜 PLD 异质结光电探测器光电性能

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不同温度下gete相变材料的电性能研究

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电子元件与材料 2018年第8期37卷 21-25页

作者：张苗苗曲胜王艳艳魏猛张继华电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室核心电子材料与器件协同创新中心四川成都610054

Ge-Te系化合物因其具有非常高的电阻比、快响应速度和较高的相变温度而在高性能微波开关方面有重要的应用潜力。本文研究了在室温下磁控溅射法制备的Ge Te薄膜电性能随温度的变化规律。研究表明,当薄膜温度从室温升高到170℃,薄膜保持... 详细信息

Ge-Te系化合物因其具有非常高的电阻比、快响应速度和较高的相变温度而在高性能微波开关方面有重要的应用潜力。本文研究了在室温下磁控溅射法制备的Ge Te薄膜电性能随温度的变化规律。研究表明,当薄膜温度从室温升高到170℃,薄膜保持非晶态,电阻率从24Ω·m逐渐下降到0.72Ω·m,空穴的迁移率保持在10^(-1)m^2/(V·s)左右,交流阻抗谱表明Ge Te更多的表现为电容特性并且能稳定的保持在高阻态。当温度升高到210℃后,薄膜晶化,载流子浓度和迁移率迅速增加,Ge Te显示出电阻特性,其电阻率骤降到3.8×10^(-6)Ω·m(电阻率变化达6个数量级)。分析了Ge Te薄膜在不同温度电性能发生变化的原因,相变前电阻率随温度缓慢下降主要归因于载流子浓度增加;而相变后迁移率的大幅上升是Ge Te电阻率显著下降的主要原因。

关键词： gete薄膜相变材料微波开关电阻载流子浓度迁移率

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