热退火Ge-As-Te薄膜中具有双向阈值开关特性的击穿电压降低现象

摘要： 近期，硫系化合物材料展现出双向阈值开关特性，这使其更适合作为选通器件来有效抑制交叉点阵列（CPA）结构中的漏电流。但硫系化合物必须经过烧结工艺才能呈现阈值开关行为。对于CPA结构而言，该烧结工艺会对存储操作过程造成运行问题。虽然推测烧结工艺与高电流下的焦耳热效应有关，但烧结过程中材料变化的物理本质仍不明确。本研究通过将非晶Ge-As-Te薄膜夹在TiN和W层之间制备选通器件，并采用透射电子显微镜（TEM，JEOL JEM-F200）分析电烧结前后Ge-As-Te薄膜的微观结构。原始Ge-As-Te薄膜的TEM图像呈现均匀对比度，表明其化学成分分布均匀；而经电烧结处理后，由于焦耳热效应作用，薄膜出现非均匀对比度。为验证热处理对硫系薄膜烧结过程的影响，研究者通过快速热退火工艺分别以150°C和250°C对Ge-As-Te薄膜进行1分钟热退火处理，并通过研究成分稳定性考察热退火对阈值开关行为的影响。结果表明：热退火过程导致原始Ge-As-Te薄膜的均匀成分发生波动，同时阈值开关所需的烧结电压随之降低。