Химическое осаждение халькогенидов из паровой фазы - Chalcogenide chemical vapour deposition

Химическое осаждение халькогенидов из паровой фазы предлагаемая технология нанесения тонких пленок халькогениды, т.е. материалы, полученные из сульфиды, селениды, и теллуриды. Обычное химическое осаждение из паровой фазы можно использовать для осаждения пленок из большинства металлов, многих неметаллических элементов (особенно кремний ), а также большое количество соединений, включая карбиды, нитриды, оксиды. CVD можно использовать для синтеза халькогенидных стекол.[1]

Тонкие пленки на сульфидной основе

Изготовление халькогенид тонкие пленки - предмет исследования.[2] Например, маршруты к дисульфид германия пленки могут повлечь за собой хлорид германия и сероводород:

GeCl4 (г) + 2 H2S (г) → GeS2(т) + 4 HCl (г)

В качестве альтернативы посредством плазменного CVD протекает реакция GeH4/ЧАС2С.[3][4]

Установка CVD сульфида германия[5]

Тонкие пленки на основе теллурида

Память с произвольным доступом с фазовым переходом (PCRAM) вызвала значительный интерес как кандидат на энергонезависимые устройства для более высокой плотности и скорости работы.[6][7] Тройной Ge2Sb2Te5 (GST) соединение широко считается наиболее жизнеспособным и практичным семейством материалов с фазовым переходом для этого применения.[8] Методы CVD применялись для осаждения материалов GST в порах субмикронных ячеек.[9] Проблемы включают необходимость управления изменчивостью устройства к устройству и нежелательными изменениями в материале с фазовым переходом, которые могут быть вызваны процедурой изготовления. Предполагается, что ограниченная структура ячеек, в которой материал с фазовым переходом формируется внутри контактного переходного отверстия, будет иметь важное значение для устройства PCRAM следующего поколения, поскольку требует меньшей мощности переключения.[10] Однако эта структура требует более сложного осаждения активного халькогенида в пору клетки. Методы CVD могут обеспечить лучшую производительность и позволить производить тонкие пленки с превосходным качеством по сравнению с пленками, полученными распылением, особенно с точки зрения конформности, покрытия и контроля стехиометрии, а также позволяют применять пленки с фазовым переходом в наноэлектронных устройствах. Кроме того, хорошо известно, что осаждение методом химического осаждения из паровой фазы обеспечивает получение материалов более высокой чистоты и дает возможность для осаждения новых материалов с фазовым переходом с оптимизированными свойствами.

Аппарат CVD для осаждения тонких пленок Ge-Sb-Te схематично показан справа.

Принципиальная схема системы CVD, используемой для осаждения тонких пленок Ge-Sb-Te[11]

использованная литература

  1. ^ Д. У. Хевак, Д. Брэди, Р. Дж. Карри, Г. Эллиотт, К. К. Хуанг, М. Хьюз, К. Найт, А. Майрадж, М. Н. Петрович, Р. Симпсон, К. Спроат, «Халькогенидные стекла для приложений фотоники», Книга раздел в Фотонные стекла и стеклокерамика (Ред. Ганапати Сентил Муруган) ISBN  978-81-308-0375-3, 2010
  2. ^ П. Дж. Меллинг, "Альтернативные методы приготовления халькогенидных стекол", Керамический бюллетень, 63, 1427–1429, 1984.
  3. ^ E. Sleeckx, P. Nagels, R. Callaerts и M. Vanroy, "CVD с плазменным усилением аморфного GeИксS1-х и GeИксSe1-х фильмы », J. de Physique IV, 3, 419–426, 1993.
  4. ^ Huang, C.C .; Хевак, Д. В. (2004). «Стекло из высокочистого сульфида германия для оптоэлектроники, синтезированное методом химического осаждения из газовой фазы». Письма об электронике. 40 (14): 863–865. Дои:10.1049 / el: 20045141.
  5. ^ К. К. Хуанг, К. С. Ву, К. Найт, Д. В. Хевак, J. Non-Cryst. Твердые тела, 356, 281–285 (2010)
  6. ^ М. Х. Р. Ланкхорст, Б. В. С. М. М. Кетелаарс и Р. А. М. Вольтерс, Натуральные материалы, 4 (2005) 347–352.
  7. ^ К. В. Чон; С. Дж. Ан; Ю. Н. Хван; Ю. Дж. Сонг; Дж. Х. О; С. Ю. Ли; С. Х. Ли; К. К. Рю; Дж. Х. Парк; Дж. Х. Парк; Дж. М. Шин; Ф. Йунг; W. C. Jeong; Дж. И. Ким; Г. Х. Кох; Г. Т. Чжон; Х. С. Чжон; К. Ким (2006). «Высоконадежный кольцевой контакт для памяти с фазовым переходом высокой плотности». Японский журнал прикладной физики. 45 (4B): 3233–3237. Bibcode:2006JaJAP..45.3233J. Дои:10.1143 / JJAP.45.3233.
  8. ^ Р. Без и Ф. Пеллизцер, «Прогресс и перспективы памяти с фазовым переходом» В архиве 2014-01-04 в Wayback Machine, E * PCOS 2007, Церматт, Швейцария, сентябрь 2007 г.
  9. ^ J. Bae, H. Shin, D. Im, HG An, ​​J. Lee, S. Cho, D. Ahn, Y. Kim, H. Horii, M. Kang, Y. Ha, S. Park, UI Chung, Дж. Т. Мун и В. С. Ли, «Последние достижения в области оперативной памяти с фазовым переходом (PRAM)» В архиве 2014-01-04 в Wayback Machine, E * PCOS 2008, Прага, Чешская Республика, сентябрь 2008 г.
  10. ^ Ю. С. Пак, К. Дж. Чой, Н. Ю. Ли, С. М. Юн, С. Ю. Ли, С. О. Рю и Б. Г. Ю, Jpn. J. Appl. Phys., 45 (2006) L516 – L518.
  11. ^ К. К. Хуанг, Б. Голипур, Дж. Ю. Оу, К. Найт, Д. В. Хевак, Письма об электронике, 47, 288–289 (2011)