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Study of Ge_2Sb_2Te_5 Film for Nonvolatile memory medium

Journal of Materials Science & Technology 2005年第1期21卷 95-99页

作者： BaoweiQIA YunfengLAI JieFENG YunLING YinyinLIN Ting'aoTANG BingchuCAI BomyCHEN ResearchInstituteofMicro/NanometerTechnology KeyLaboratoryforThinFilmandMicrofabricationTechnologyofMinistryofEducationShanghaiJiaoTongUniversityShanghai200030China DepartmentofMicroelectronics FudanUniversityShanghai200433China SiliconStorageTechnologyInc 1171SonoraCourtSunnyvaleCA94086USA

The amorphous Ge2Sb2Te5 film with stoichiometric compositions was deposited by co-sputtering of separate Ge, Sb, and Te targets on SiO2/Si (100) wafer in ultrahigh vacuum magnetron sputtering apparatus. The crystallization behavior of amorphous Ge2Sb2Te5 film was investigated by X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM) and differential scanning calorimetry (DSC). With an increase of annealing temperature, the amorphous Ge2Sb2Te5 film undergoes a two-step crystallization process that it first crystallizes in face-centered-cubic (fcc) crystal structure and finally fcc structure changes to hexagonal (hex) structure. Activation energy values of 3.636±0.137 and 1.579±0.005 eV correspond to the crystallization and structural transformation processes, respectively. From annealing temperature dependence of the film resistivity, it is determined that the first steep decrease of the resistivity corresponds to crystallization while the second one is primarily caused by structural transformation from 'fcc' to 'hex' and growth of the crystal grains. Current-voltage (Ⅰ-Ⅴ) characteristics of the device with 40 nm-thick Ge2Sb2Te5 film show that the Ge2Sb2Te5 film with nanometer order thickness is still applicable for memory medium of nonvolatile phase change memory.

关键词： Co-sputtering Ge2Sb2Te5 film Activation energy Resistivity memory medium

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