Оптические свойства тонких пленок Ge2Sb2Te5 и влияние на них легирующих примесей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат наук Нгуен Хуи Фук

• Нгуен Хуи Фук
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Нгуен Хуи Фук

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Концепция фазовой памяти на основе халькогенидных стеклообразных полупроводников

1.2. Современные типы устройств фазовой памяти

1.3. Халькогенидные сплавы, применяемые в современных устройствах фазовой памяти - оптических дисках различных форматов

1.4. Соединение GST225: структура, оптические, электрофизические и термоаналитические характеристики

1.5. Влияние легирующих примесей на структуру и свойства тонких

пленок материалов фазовой памяти

Выводы по главе 1

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Методы получения образцов для исследования

2.2. Экспериментальные методики, использованные для диагностики тонких пленок: рентгенофазовый и элементный анализы

2.3. Методы изучения оптических характеристик тонких пленок

2.3.1. Спектроскопия комбинационного рассеяния света

2.3.2. Оптическое пропускание тонких пленок

2.3.3. Спектральная эллипсометрия

2.3.4. Методика расчета оптического контраста

Выводы по главе 2

Глава 3. Оптические и структурные свойства тонких пленок

Ge2Sb2Te5

3.1. Диагностика тонкопленочных структур GST225

3.2. Спектроскопия КРС и интерпретация полученных результатов

3.3. Оптическое пропускание тонких пленок GST225 и результаты расчета оптических свойств

3.4. Оптическое пропускание тонких пленок GST124, GST147 и

результаты расчета их оптических констант

3.5. Оптические константы пленок С8Т225

3.5.1. Спектральные зависимости показателя преломления и коэффициента экстинкции, расчет оптического контраста

3.5.2. Исследование морфологии тонких пленок методом атомного силового микроскопа

3.6. Обсуждение полученных результатов

Выводы по главе 3

Глава 4. Влияние висмута на оптические свойства тонких пленок в8Т225

4.1. Определение элементного и фазового состава пленок, легированных висмутом

4.2. Влияние висмута на структурные свойства тонких пленок С8Т225

по данным спектров КРС

4.3. Влияние висмута на оптические свойства тонких пленок в8Т225 по данным спектров оптического пропускания

4.4. Влияние висмута на оптические константы тонких пленок ОБТ225

по данным спектральной эллипсометрии

4. 5. Обсуждение полученных результатов

Выводы по главе 4

Глава 5. Влияние олова и индия на оптические свойства тонких пленок С8Т225

5.1. Определение элементного и фазового состава аморфных пленок в8Т225, легированных оловом и индием

5.2. Влияние олова и индия на структурные свойства тонких пленок ОБТ225 по данным спектров КРС

5.2.1. Спектры КРС тонких пленок, легированных Бп

5.2.2. Спектры КРС тонких пленок, легированных 1п

5.3. Влияние олова и индия на оптические свойства тонких пленок С8Т225 по данным спектров оптического пропускания

5.3.1. Спектры оптического пропускания тонких пленок, легированных 8п

5.3.2. Спектры оптического пропускания тонких пленок, легированных 1п

5.4. Влияние олова и индия на оптические константы тонких пленок ОБТ225 по данным спектральной эллипсометрии

5.4.1. Спектральные зависимости показателя преломления и коэффициента экстинкции тонких пленок, легированных Бп

5.4.2. Спектральные зависимости показателя преломления и коэффициента экстинкции тонких пленок, легированных 1п

5. 5. Обсуждение полученных результатов

Выводы по главе 5

Основные выводы

Список литературы

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптические свойства тонких пленок Ge2Sb2Te5 и влияние на них легирующих примесей»

Введение

Актуальность темы

Среди уникальных физико-химических свойств, которыми обладают халькогенидные стеклообразные полупроводники (ХСП), особое внимание исследователей в последнее время привлекают сверхбыстрые фазовые переходы в этих материалах, происходящие при воздействии низкоэнергетических воздействий: света или электрического импульса. Поскольку аморфная и кристаллическая фазы структурно различаются, то, соответственно, это приводит к значительным различиям в оптических и электрических свойствах, что практически используется в устройствах хранения информации. Коммерчески успешные примеры внедрения данного явления в практику - это устройства энергонезависимой фазовой памяти (ФП или РСМ в англ. аббревиатуре от Phase Change Memory) типа перезаписываемых оптических дисков различных форматов: CD-RW, DVDRAM, DVD±R/RW, Blu-Ray, и ячеек памяти произвольного доступа типа PC-RAM (Phase Change Random Access Memory) [1,2].

Широко применяемыми материалами ФП являются соединения на

основе системы Ge-Sb-Te (аббревиатура GST), что обусловлено, прежде

всего, стабильностью их фазового состояния при комнатной температуре и

сверхмалым временем переключения в наноразмерных структурах (2-150 не)

[1,3]. Халькогенидное соединение Ge2Sb2Te5 (GST225), лежащее на линии

квазибинарного разреза GeTe-Sb2Te3, является одним из наиболее изученных

соединений в системе Ge-Sb-Te. Тем не менее, вопрос оптимизации всего

комплекса функциональных свойств данного материала применительно к

устройствам ФП является в настоящее время актуальным. Одним из

методологических подходов при целенаправленном изменении свойств

полупроводниковых материалов является их легирование примесными

элементами. И хотя у большинства ХСП наблюдается нечувствительность к

легирующим добавкам из-за большой плотности собственных дефектов,

закрепляющих уровень Ферми вблизи середины щели подвижности [4],

5

однако для материалов ФП данный подход может оказаться перспективным, что обусловлено как способом получения аморфных наноразмерных структур, так и их структурными особенностями, например, большой концентрацией структурных дефектов типа вакансий. Введение легирующих примесей в материалы 08Т225 является сложной научной задачей, требующей как поиска соответствующих легирующих элементов, так и способов их введения в матрицу. И если работы по влиянию примесей на кристаллизационные процессы ведутся, то литературные данные об изменении оптических свойств в8Т225 при введении примесей немногочисленны, а иногда и носят противоречивый характер.

В связи с этим, целью диссертационной работы является экспериментальное исследование влияния легирующих примесей на оптические характеристики и выявление эффективных методов управления свойствами тонких пленок С8Т225.

Для достижения поставленных целей необходимо было решить следующие задачи:

1. выполнить анализ физико-химических свойств легирующих элементов с точки зрения их перспективности для соединения ОБТ225;

2. синтезировать тонкопленочные структуры с различным содержанием легирующих примесей и различного фазового состава и выполнить диагностические исследования тонких пленок;

3. провести экспериментальные исследования полученных структур методом оптического пропускания, спектральной эллипсометрии и комбинационного рассеяния света (КРС);

4. разработать модель экспериментальной структуры на основе тонких пленок 08Т225 и выполнить численные расчеты оптических констант на основе сопоставления экспериментальных результатов и литературных данных;

5. выявить корреляции «состав — структура - свойство» для исследованных составов.

Основными объектами исследований были тонкие пленки состава в8Т225 и ОБТ225 легированные висмутом, оловом и индием с различным их содержанием (0.5, 1 и 3 масс.%), на подложках двух типов: монокристаллический и оптическое стекло К8.

Основные методы исследования: диагностика тонких пленок выполнялась с применением рентгенофазового анализа (РФА), элементного анализа методами обратного резерфордовского рассеяния (ОРР) и рентгеновского микроанализа; для изучения оптических характеристик тонких пленок применялось оптическое пропускание тонких пленок и спектральная эллипсометрия; спектроскопия комбинационного рассеяния света использовалась для анализа структурных изменений в тонких пленках.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. разработана модель экспериментальной структуры на основе тонких пленок в8Т225 легированных висмутом, оловом и индием, адекватно описывающая спектральные зависимости оптических констант;

2. впервые определен оптический контраст для тонких пленок состава 08Т225, легированных ЕН, Бп, 1п. Установлено, что введение висмута и олова позволяет увеличить оптический контраст тонких пленок (до 20 -30% при Л = 400 нм и до 15 - 45% при Л = 650 нм); в случае легирования индием оптический контраст увеличивается до 20% только в случае легирования 0.5 масс.% 1п и только для длины волны Л = 650 нм и уменьшается для концентрацией 1п 1 и 3 масс.%;

3. впервые показано, что введение малых добавок ЕН, 8п и 1п приводит к изменению структуры ближнего порядка аморфных тонких пленок 08Т225.

Практическая ценность: научные результаты по изменению оптического контраста могут быть использованы при разработке составов активной области для оптических дисков хранения информации на основе материалов Ge-Sb-Te.

На защиту выносятся следующие положения и результаты:

1. Двухслойная модель тонких пленок (первый слой — пленка GST; второй слой — смесь 95% GST и 5% воздуха), описывающая спектральные зависимости оптических констант; методы расчета оптических констант для тонких пленок GST225.

2. Влияние легирующих примесей (Bi, Sn, In) на оптические свойства аморфных тонких пленок GST225, заключающееся в том, что введение висмута и олова позволяет увеличить оптический контраст тонких пленок; в случае легирования индием оптический контраст уменьшается.

3. Влияние фазового состава на оптические свойства тонких пленок GST225, легированных Bi, Sn, In, заключающееся в том, что наблюдено увеличение оптических констант и уменьшение оптической ширины запрещенной зоны при переходе из аморфной в кристаллическую фазы.

4. Влияние легирующих примесей и фазового состава на структуру тонких пленок по данным комбинационного рассеяния света, заключающееся в том, что введение висмута, олова и индия происходит по механизму примесного замещения основных компонентов в матрице GST225.

Достоверность результатов исследований обеспечивается проведением экспериментальных измерений на современном научном оборудовании, обеспечивающим высокую точность и воспроизводимостью; сходимостью экспериментальных и теоретических результатов, полученных с применением различных независимых методов.

Апробация работы:

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на российских и международных конференциях и семинарах: II и III Всероссийская школа-семинар студентов, аспирантов и молодых учёных по направлению «Наноматериалы», Рязань, 2009 и 2010; Аморфные и микрокристаллические полупроводники. VII, VIII и IX международная конференция, Санкт-Петербург, 2010, 2012 и 2014; Fourth International Conference on Optical, Optoelectronic and Photonic Materials and Applications (ICOOPMAIO). Budapest, Hungary, 2010; IV, V и VI Всероссийская школа-семинар студентов, аспирантов и молодых учёных по направлению «Диагностика наноматериалов и наностуктур», Рязань, 2011, 2012 и 2013; XIX и XX Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «ЛОМОНОСОВ», Москва, 2012 и 2013; 10th International Conference on Solid State Chemistry, Pardubice, Czech Republic, 2012; 18th International Symposium on Non-Oxide and New Optical Glasses ISNOG, Saint-Malo, France, 2012; The 25th International Conference on Amorphous and Nano-crystalline Semiconductors. Toronto, Ontario Canada, 2013; 5 , 6 International Conference Amorphous and Nanostructured Chalcogenides. Fundamentals and Applications. Bucharest, Brasov, Romania, 2011, 2013; 23rd International Congress on Glass, Prague, Czech Republic, 2013.

Публикации:

Основные научные результаты диссертации опубликованы в 22 научных работах, включая 8 статей в журналах из списка ВАК и 14 тезисов докладов на российских и международных конференциях.

Личный вклад автора:

Автор диссертации принимал участие в постановке экспериментов и их проведении, обработке и интерпретации экспериментальных результатов, создании теоретических моделей, написании научных статей в составе

авторского коллектива и подготовке их к опубликованию, представлял доклады по теме диссертации на конференциях. Результаты, выносимые на защиту и составляющие научную новизну диссертационной работы, получены автором лично в лаборатории магнитных материалов Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и на кафедре физики твердого тела Московского педагогического государственного университета.

Структура диссертации:

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов по работе, содержит 163 страницы машинописного текста, включая 19 таблиц, 105 рисунков, 18 формул и список литературы из 137 наименований.

Глава 1. Литературный обзор

Данная глава рассмотрена концепция фазовой памяти на основе ХСП, в которой лежит эффект переключения под действием электрического импульса. Рассмотрена структурная модель типа «umbrealla flip» для объяснения сильного изменения оптических констант GST при лазерном облучении. Рассмотрены халькогенидные сплавы, применяемые в устройствах фазовой памяти, в частности перезаписываемых оптических дисках различных форматов. Основное внимание уделено обзору работ, посвященных соединению Ge2Sb2Te5. Сделан обзор структуры, оптических и термических характеристик тонких пленок GST225. В этой главе так же рассмотрена проблема легирования ХСП и модели для объяснения нечувствительности к легирующим добавкам в ХСП. Приведены основные результаты о влияниях легирующих примесей на структуру и свойства тонких пленок соединения GST225.

1.1 Концепция фазовой памяти на основе халькогенидных стеклообразных полупроводников

В основе явления фазовой памяти лежит эффект электронного переключения в ХСП, который был открыт для состава Tl-As-Se(Te) в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе СССР в 1963г. Коломийцем и Лебедевым [5], а также эффект обратимого переключения на составе Sii2Te4gAs3oGeio (STAG), о чем сообщил Овшинский в 1968г. [6]. Используя эти эффекты, Овшинский с сотрудниками продемонстрировали возможность электрического и оптического способа хранения информации с помощью ячеек на основе ХСП [7,8].

Суть эффекта переключения заключается в быстром переходе материала из высокоомного состояния {off state) в низкоомное {on state) при приложении напряжения определенной величины Ул. При этом структура металл/ХСП/металл имеет S-образную вольтамперную характеристику с участком отрицательного сопротивления [2,9].

Первоначально ХСП находится в высокоомном состоянии (удельное сопротивление составляет ~105 Ом.см), а В АХ структуры имеет линейный характер и подчиняется закону Ома. При напряженности электрического поля ~105 В/см линейная зависимость сменяется экспоненциальный [10]. При достижении некоторой пороговой величины напряжения Vth~105 В/см, через некоторое время задержки t¿ происходит переключение в низкоомное состояние, происходящее за время собственного переключения /sw < tá. Ток Ith при этом возрастает из высокоомного состояния в проводящее состояние 10п• Удельное сопротивление ХСП уменьшается на 5 — 6 порядков величины -динамическое сопротивление приборной структуры составляет ~1 Ом.см [10].

(а) (б)

Рисунок 1.1. Эффект переключения (а) и памяти (б) [9].

Если сразу после эффекта порогового переключения ток в низкоомном состоянии уменьшить, то при достижении некоторой его величины, соответствующей значению напряжения Vh произойдет обратное переключение в высокоомное состояние за время восстановления tr (рис 1.1а). Такой переход не связан с фазовым переходом в материале, а обусловлен переходом в другое электронное состояние [2,9]. Благодаря обратимости в английской литературе эффект переключения часто называют обратимый пробой.

Если низкоомное состояние поддерживать в течение некоторого времени, то низкоомное состояние сохранится даже после снятия напряжения (эффект переключения с памятью). В этом случае в результате разогрева за счет прохождения тока в материале происходит фазовый переход [2,9], как правило, из аморфного состояния в кристаллическое и наоборот (рис. 1.16).

1.2 Современные типы устройств фазовой памяти

Развитие информационных технологий в значительной степени определяется информационной емкостью используемых запоминающих устройств, то есть количеством информации, приходящимся на единицу объема вещества, а также их быстродействием. Систему называют запоминающим устройством, если она обладает способностью воспринимать, сохранять и воспроизводить информацию, обеспечивая определенный временной интервал между моментами записи и считывания информации [11]. Оно состоит из запоминающих элементов (ячеек памяти), связанных с каналом ввода/вывода информации. В вычислительной технике информация представлена в двоичном коде, поэтому запоминающее устройство должно содержать набор элементов, находящихся в одном из двух устойчивых состояний: логического нуля и единицы. Каждый такой элемент называется ячейкой памяти. Запоминающие устройства классифицируют по назначению, характеру хранения информации, физическим принципам работы, технологии изготовления и т.д. По принципу записи информации, запоминающие устройства делятся на магнитные (Hard Disk Drive — HDD), полупроводниковые (флэш-память - Flash Memory) и оптические устройства [12,13].

До сих пор широко ведутся работы по поиску новых принципов создания запоминающих устройств и улучшению параметров уже существующих. Среди таких типов запоминающих устройств следует выделить память, выполненную на материале с изменяемым фазовым

состоянием, или фазоинверсная память (Phase Change Memory - PCM, Phase Change Random Access Memory - PCRAM, Phase Random Access Memory -PRAM).

Принцип записи и стирание данных в подобных устройствах РСМ основан на быстротекущих, обратимых фазовых переходах «аморфное *-+ кристаллическое», происходящих в нанообъеме материала: в случае оптических дисков таким параметром является оптическое отражение (логическому нулю и единице ставятся в соответствие различные значения оптических показателей отражения материала в разных фазовых состояниях), в электронных ячейках характеристический параметр — сопротивление нанообъема халькогенидных стеклообразных полупроводников (ХСП) (логическому нулю и единице ставятся в соответствие различные значения электрического сопротивления материала в разных фазовых состояниях). Для сохранения аморфного или кристаллического состояния не требуется затрат энергии, поэтому фазовая память является энергонезависимой. При этом фазовый переход и связанные с ним запись или стирание данных происходит в результате нагрева материала до определенной температуры с помощью лазерного излучения или электрического тока [14].

1.2.1. Перезаписываемые оптические диски

Примерами коммерчески успешного использования устройств фазовой памяти являются перезаписываемые оптические диски хранения информации различных форматов: CD-ROM (первое поколение), DVD-RAM, DVD±R/RW (второе поколение) и дисках: AMD, Amedia, Digitex, HP, Imation, MBI, Memorex, Philips, Smartbuy, Sony, TDK, Verbatim и т.д.

За два десятилетия диски стандартного диаметра 12 см прошли значительный путь в развитии технических характеристик: от объема в 650 Мбайт (МБ) и скорости обмена информацией 4,3 Мбит/сек, характерных для CD и CD-ROM, до объема в 25 ГБ информации, двухслойные - 50 ГБ,

трехслойные — 100 ГБ и четырехслойные — 128 ГБ при скорости обмена ЗбМбит/сек, характерных для дисков Blu-Ray.

Принципиальным отличием дисках формата Blu-Ray от DVD является то, что для записи информации используется лазерное излучение с меньшей длиной волны (405 нм), чем у обычных оптических дисков (обычные DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 нм и 780 нм соответственно). Это позволило сузить дорожку записи с 0.74 мкм до 0,32 мкм по сравнению с обычным DVD-диском и привело к существенному увеличению плотности записи информации. Уменьшение длины волны, использование числовой апертуры, равной 0,85 (в сравнении с 0,6 для DVD), высококачественной двухлинзовой системы, а также уменьшение толщины защитного слоя в шесть раз (0,1 мм вместо 0,6 мм) предоставило возможность проведения более качественного и корректного осуществления операций чтения/записи. Это позволило записывать информацию в меньшие области (spot в англ. аббревиатуре) на диске, а значит, хранить больше информации в физической области диска, а также увеличить скорость считывания до 54 МБ/с [3,15].

В последнее время, японские корпорации Sony и Panasonic разрабатывают новый стандарт Archival Disc для длительного хранения цифровой информации (в течение 50 лет). Диски смогут противостоять внешним воздействиям: пыли, грязи, влаге и перепадам температур. Впервые формат анонсирован 10 марта 2014 года, выпуск планируется в 2015 году. Оптические диски Archival Disc смогут вмещать 300 Гбайт данных. Для работы с дисками будет применяться оптическая система с длиной волны 405 нм. Структура дисков предполагает формирование трёх слоев на каждой стороне. Таким образом, на каждом слое будет храниться 50 Гбайт данных. В перспективе планируется выпуск оптических дисков Archival Disc ёмкостью 500 Гбайт и 1 Тбайт [16].

1.2.2. Физические процессы фазовой памяти, лежащие в оптических дисках с возможностью многократной записи

В дисках CD-RW, DVD±RW, DVD-RAM, BD-RE, допускающих возможность многократной записи и стирания информации за счёт изменения фазового состояния информационного слоя, модуляция интенсивности отражённого света обеспечивается различием прозрачности в аморфном и кристаллическом состояниях расположенного перед зеркальным слоем сложного сплава (Ag-In-Sb-Te, Ge-Sb-Te, Ge-Sb-Te-N, Ge-Sn-Sb-Te, Ge-Bi-Sb-Te, Ge-Bi-Te или Ge-In-Sb-Te). Фазовые переходы происходят за время порядка 10 не благодаря локальному разогреву материала сфокусированным лазерным пучком [3].

нагрев остывание

Рисунок 1.2. Схема профилей «температура-время» при записи (слева) и стирании (справа) в ячейке оптической фазовой памяти [3]. Тт и Ткр — температура плавления кристаллического и температура кристаллизации материала ФП.

Запись: разогрев лазерным пучком выше температуры плавления (600°С) и быстрое охлаждение до температур, при которых кристаллизация не успевает произойти и сплав остаётся аморфным в течение очень длительного времени (108-109 с);

Стирание: надо вернуть вещество в кристаллическое состояние; разогрев ниже температуры плавления, но выше температуры 200°С -

16

температура кристаллизации, при которой кинетически возможно формирование микрокристаллов, затем охлаждение (отжиг продолжается в течение времени t0T>K достаточного для восстановления кристаллического состояния вещества. Это время должно быть больше, чем время кристаллизации Цист)-

Считывание информации осуществляется в изменении интенсивности отражённого света из-за различия коэффициентов пропускания информационного слоя в кристаллическом и аморфном состояниях. Считывание информации должно происходить без фазовых изменений.

1.2.3. Ячейка фазовой памяти

Помимо оптических дисков для хранения информации, в которых запись, стирание и считывание информации производится лучом лазера, разработаны также ячейки фазовой памяти (PCM Cells), управляемые электрическим импульсом, которые по оценкам экспертов могут составить конкуренцию в ближайшее время флэш-памяти (Flash Memory) [2].

Top contact

Bottom contact

Рисунок 1.3. Устройство Т-образной ячейки фазовой памяти [17].

Классическая Т-образная ячейка фазовой памяти представлена на рис. 1.3, представляющая собой слой халькогенида, помещенный между верхним слоем металлического контакта и нижним резистивным электродом. Сопротивление ячейки зависит от того, в каком состоянии находится халькогенидный слой (кристаллическом или аморфном). При этом фазовый

переход и связанные с ним запись или стирание данных происходит в результате резистивного нагрева материала до определенной температуры с помощью электрического тока. Высокоомное аморфное состояние области программирования соответствует состоянию 0, а низкоомное кристаллическое - состоянию 1.

В режиме программирования через ячейку проходят импульс тока длительностью 50-100 не, приводя к фазовому переходу в области программирования. Эта область — слой халькогенида, располагающаяся вблизи границы с нижним электродом, который называется нагреватель. Форма и размеры нагревателя выбираются таким образом, чтобы ограничить область прохождения тока, удалить разогретую область от холодного нижнего контакта и снизить тепловые потери.

1.2.4. Физические процессы, лежащие в ячейках фазовой памяти

Для перевода материала в аморфное состояние, кристаллический материал нагревается выше температуры плавления, при этом длительность импульса тока не превышает 100 не. Скорость охлаждения должна быть достаточно высокой, чтобы образовывалась аморфная фаза. Сопротивление ячейки в аморфной фазе составляет 1 Мом, что соответствует состоянию «0».

Чтобы произошел обратный фазовый переход, запись состояния «1», подается импульс тока меньшей величины, но большей длительности, и область программирования нагревается до температуры несколько ниже температуры плавления. Кристаллизация протекает за время не более 100 не. При этом сопротивление ячейки с закристаллизованной областью программирования становится порядка 1 кОм.

В основе операции записи фазовой памяти лежит эффект электронного переключения на халькогенидных стеклообразных полупроводниках, который был описано в разделе 1.1. В режиме считывания на ячейку подается

смещение порядка сотен милливольт, при этом через ячейку протекает ток 50-100 мА. Время считывания составляет 50 не [10,14].

1.2.5. Задачи, стоящие перед разработчиками устройств фазовой памяти

Несмотря на то, что первые устройства РСМ получены более сорока лет назад, наибольший интерес к ним проявляется в последние десять лет (как в научной, так и в инвестиционной среде). Наиболее перспективными выглядят разработки компании Samsung, представившей прототип устройства памяти на основе РСМ с емкостью 512 МБ и начавшей его производство [18]. Микросхемы РСМ первоначально предполагается устанавливать в мобильных телефонах. По оценкам специалистов компании переход от использования флэш-памяти типа NOR на РСМ позволит на 30% снизить уровень энергопотребления и на 40% - занимаемое пространство. Однако относительно низкая информационная емкость этих устройств пока не позволяет им конкурировать с другими видами запоминающих устройств, имеющимися на рынке [19].

Недостаток РСМ ячейки заключается в необходимости передачи , энергии для нагрева элементов памяти до нескольких сотен градусов, на что уходит значительная энергия, хотя с уменьшением устройств на основе PCRAM уровень потребляемой мощности будет снижаться. Зато плотность размещения элементов хранения очень высока: всего несколько атомов нужны для создания ячейки, способной менять состояние с кристаллического на аморфное. Специалисты считают [18,19], что реальным значением является 5 нм, а время переключения может достигать 1 не. Но с уменьшением этого параметра стабильность состояния также снижается, поэтому пока значение скорости переключения отстает в 10-100 раз от потенциала. Задача инженеров — достижение оптимального соотношения скорости и стабильности.

Как было описано в пункте 1.1.1, что при записи информации на оптических дисках длина волны лазерного излучения уменьшается сначала с 650 нм (DVD) до 405 нм (Blu-Ray), что обусловлено сузить дорожку записи. На данный момент, задача для разработчиков состоит в том, что необходимо увеличить объем хранения информации на оптических дисках. Это можно достигнуть, если уменьшать длину волны записи в ультрафиолетовую область. А создание источника лазерного излучения с ультрафиолетовой длиной волны является технически сложной задачи и требуется много денег. Другим способом увеличения объема хранения информации является создание оптических дисков, содержащихся много слоев записанных информаций. Для этого необходимо сделать качественные слои оптических дисков, используя недорогие материалы при этом техника нанесение промежуточных слоев должно быть недорогой в плане реализуемых процессов. Главная задача для компаний производителя - выпускать большой объем качественных товаров по доступной цене, подбирая самые доступные материалы и разрабатывая такие процессы, которые пригодны для организации массового производства. Только так возможно создать качественный продукт, жизнеспособный в рыночных условиях.

В пунктах 1.1 и 1.2 были рассмотрены эффект переключение и так же физические процессы, протекающие в оптических дисках и ячейках фазовой памяти. Далее будем рассмотреть структура, оптические, электрофизические и термоаналитические характеристики халькогенидных сплав.

1.3 Халькогенидные сплавы, применяемые в современных устройствах фазовой памяти - оптических дисках различных форматов

В настоящее время среди наиболее перспективных материалов для РСМ ячеек можно выделить следующие группы халькогенидных сплавов:

Первая группа: соединения в тройной системе Ge-Sb-Te с различным

соотношением элементного состава - Ge2Sb2Te5, GeSb2Te4 (GST124), и

GeSb4Te7 (GST 147). Материалы этой группы уже используются для

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нгуен Хуи Фук, 2014 год

Список литературы

1. Yamada, N. Rapid phase transitions of GeTe-Sb2Te3 pseudobinary amorphous

thin films for an optical disk memory / N. Yamada, E. Ohno, K. Nishiuchi, et al II J. Appl. Phys. - 1991. - Vol. 69. - P. 2849.

2. Козюхин, С. А. Материалы фазовой памяти на основе сложных

халькогенидов и их применение в устройствах оперативной памяти / С. А. Козюхин, А. А. Шерченков, В. М. Новоторцев и др. // Российские нанотехнологии.- 2011. - Том 6. - С. 73

3. Meinders, Е. R. Optical Data Storage Phase-Change Media and Recording / E. R.

Meinders, A. V. Mijiritskii, L. van Pieterson et al. // Philips Research Book Series. V.4. Berlin. Springer-Verlag. 2006.

4. Мотт, H. Электронные процессы в некристаллических веществах / Н. Мотт,

Э. Дэвид // М., Мир - 1971. - 468 с.

5. Коломиец, Б.Т. Вольтамперная характеристика точечного контакта со

стеклообразными полупроводниками / Б.Т. Коломиец, Э.А. Лебедев // Радиотехника и электроника. - 1963. - Т. 8. - С. 2097-2098.

6. Ovshinsky, S.R. Reversible electrical switching phenomena in disordered

structures / S.R. Ovshinsky // Phys. Rev. Letters. - 1968. - V. 21. - No.20. -P.1450-1453.

7. Ovshinsky, S.R. Reversible structural transformations in amorphous semiconductors for memory and logic / S.R. Ovshinsky, H. Fritzsche // Metallurgical Transactions. -1971. - V.2. - P.641-645.

8. Feileib, J. Moss, et al. Reversible optical effects in amorphous semiconductors /

J. Feileib, S. Iwasa, S.C. Moss, et al I/ J. Non-Crystalline Solids. - 1972. - V. 8-10. - P.909-916.

9. Hudgens, S. Overview of Phase-Change Chalcogenide Nonvolatile Memory

Technology / S. Hudgens, B. Johnson // MRS Bulletin. - 2004. - V. 29. -No. 11. - P.829-832.

10. Богословский, H.A. Физика эффектов переключения и памяти в халькогенидных стеклообразных полупроводниках / Н.А. Богословский, К.Д. // Физика и техника полупроводников. - 2012. - Том 46. - Вып. 5. -С. 577-608.

11. Крайзмер, Л.П. Запоминающие устройства. / Л.П. Крайзмер // Издание

второе, переработанное и дополненное. - М.-Л.: Энергия, - 1965. - 114 с.

12. Таненбаум, Э.С. Архитектура компьютера. / Э.С. Таненбаум // 5-е изд. -

СПб. Питер. 2007. - 844 с.

13. Спиридонов, В. В. Организация и проектирование подсистем хранения

информации в автоматизированных системах переработки данных / В. В. Спиридонов // Учебное пособие для вузов . - Л.: СЗПИ, 1984. - 80 с.

14. Lacaita A.L. Phase change memories: State-of the-art, challenges and perspectives / A.L. Lacaita // Solid-State Electronics. - 2006. - V. 50. - P. 24-31.

15. Narahara, T. Optical disc system for digital video recording / T. Narahara, S.

Kobayashi, M. Hattori, Y. Shimpuku et al. // Japanese journal of applied physics. - 2000. - Vol. 39. - Part 1. № 2B. P. 912 - 919.

16. "Archival Disc" standard formulated for professional-use next-generation optical discs [Электронный ресурс] // Sony Corporation. -2014.-10 March. - Режим доступа: www.sony.net.

17. Welnica, W. Reversible switching in phase-change materials / W. Welnica, M.

Wuttig // Material today. - 2008. - V. 11. - P. 20-27.

18. Krishnamurthy R. First Volume Production Phase Change Memory by Micron

[Электронный ресурс] I I Chipworks. -2013.-23 May. - Режим доступа: www.chipworks.com.

19. Clarke, P. Samsung moves phase-change memory to production / P. Clarke

[Электронный ресурс] // EETimes. - 2009. - 22 September. - Режим доступа: www.EETimes.com.

20. Yamada, N. Erasable Phase Change Optical Materials / N. Yamada // Materials

research society Bulletin. - 1996. - V.21. - No.9, P. 48.

21. Legendre, B. Phase diagram of the ternary system Ge-Sb-Te / B. Legendre, B.

Hancheng, S. Bordas, et al. // Thermochimica acta. - 1984. - Vol. 78. - P. 141 -157.

22. Friedrich, I. Structural transformations of Ge2Sb2Te5 films studied by electrical

resistance measurements / I. Friedrich, V. Weidenhof, W. Njoroge, et al. // J. Appl. Phys. -2000. -V. 87. - P. 4130.

23. Nonaka, T. Crystal structure of GeTe and Ge2Sb2Te5 meta-stable phase / T.

Nonaka // Thin solid films. - 2000. - Vol. 370. - № 1. - P. 258 - 261.

24. Park, YJ. Crystal structure and atomic arrangement of the metastable Ge2Sb2Te5 thin films deposited on Si02/Si substrates by sputtering method / Y J. Park // Journal of applied physics. - 2005. - Vol. 97. - P. 093506.

25. Matsunaga, T. Single Structure Widely Distributed in a GeTe~Sb2Te3 Pseudobinary System: A Rock Salt Structure is Retained by Intrinsically Containing an Enormous Number of Vacancies within its Crystal / T. Matsunaga, R. Kojima, N. Yamada, et al. // Inorg. Chem. - 2006. - Vol. 45. -P. 2235.

26. Wuttig, M. The role of vacancies and local distortions in the design of new

phase-change materials / M. Wuttig, D. Lusebrink, D. Wamwangi, et al. // Nature Materials. - 2007. - Vol. 6. - P. 122.

27. Kolobov, A.V. Vacancy-mediated three-center four-electron bonds in GeTe-

Sb2Te3 phase-change memory alloys / A.V. Kolobov, P. Fons, J. Tominaga, S. R. Ovshinsky. // Phys. Rev. B. - 2013. - Vol. 87. - P. 165206.

28. Kolobov, A.V. Local structure of crystallized GeTe films / A.V. Kolobov, J.

Tominaga, P. Fons, T. Uruga. // Appl. Phys. Lett. - 2003. - Vol. 82. P. 382.

29. Yamada, N. Structure of laser-crystallized Ge2Sb2+xTe5 sputtered thin films for

use in optical memory / N. Yamada, T. Matsunaga // J. Appl. Phys. - 2000. -Vol. 88.-P. 7020.

30. Privitera, S. Crystallization and phase separation in Ge2+xSb2Te5 thin films / S.

Privitera, E. Rimini, C. Bongiorno, et al. // J. Appl. Phys. - 2003. - Vol. 94. -P. 4409.

31. Paesler, M.A. Bond constraint theoiy and EXAFS studies of local bonding

structures of Ge2Sb2Te4, Ge2Sb2Te5 and Ge2Sb2Te7 / M.A. Paesler, D.A. Baker, G. Lucovsky, et al. // J. Optoelectronics and Advanced Materials. -2007. - V.9. - No. 10. - P. 2996-3001.

32. Shportko, K. Resonant bonding in crystalline phase-change materials / K. Shportko, S. Kremers, M. Woda, et al. // Nature Materials. - 2008. - Vol. 7. -P. 653.

33. Petrov, I.I. Electronographic determination of the structures of Ge2Sb2Te5 and

GeSb4Te7 / I.I. Petrov, RM. Imamov, Z.G. Pinsker. // Soviet physics -crystallography. - 1968. - Vol. 13. - P. 339 - 344.

34. Nëmec, P. Ge-Sb-Te thin films deposited by pulsed laser: An ellipsometry and

Raman scattering spectroscopy study / P. Nëmec, A. Moreac, V. Nazabal, et al. // J. Appl. Phys. - 2009. - №106. - P. 103509.

35. De Bastiani, R. Ion irradiation-induced local structural changes in amorphous

Ge2Sb2Te5 thin film / R. De Bastiani, A. M. Piro, M. G. Grimaldi, et al. // Appl. Phys. Lett. - 2008. - №92. - P. 241925.

36. Andrikopoulos, K. S. Raman scattering study of GeTe and Ge2Sb2Te5 phase-

change materials / K. S. Andrikopoulos, S. N. Yannopoulos, et al. // J. Phys. Chem. Solids. - 2007, - № 68. - P. 1074-1078.

37. Kozyukhin, S.A. Influence of doping on the structure and optical characteristics of Ge2Sb2Te5 amorphous films / S.A. Kozyukhin, V.H. Kudoyarova, H.P. Nguyen, et al. // Phys. Status Solidi. - 2011. - №9. - P. 2688-2691.

38. De Bastiani, R. Crystallization of ion amorphized Ge2Sb2Te5 thin films in presence of cubic or hexagonal phase / R. De Bastiani, E. Carria, S. Gibilisco, et al. // J. Appl. Phys. — 2010. -V. 107.-P. 113521.

39. Gabriele, C. Raman spectra of cubic and amorphous Ge2Sb2Te5 from first principles / Gabriele C. Sosso, Sebastiano Caravati, Riccardo Mazzarello, and Marco Bernasconi. // Phys. Re. B. - 2011. - V. 83. - P. 134201.

40. Forst, M. Phase change in Ge2Sb2Te5 films investigated by coherent phonon

spectroscopy / M. Forst, T. Dekorsy, C. Trappe, et al. // Appl. Phys. Lett. -2000.-V. 77.-P. 1964.

41. Tominaga, J. Study of the Crystallization of GeSbTe Films by Raman Spectroscopy / J. Tominaga and N. Atoda. // Jpn. J. Appl. Phys. - 1999. - V. 38.-P. 322.

42. Liu, B. Raman spectra and XPS studies of phase changes in Ge2Sb2Te5 films /

B. Liu, Z. T. Song, T. Zhang, at. al. // Chin. Phys. - 2004. - V. 13. - P. 1947.

43. H. Satoh, K. Sugawara, and K. Tanaka. Nanoscale phase changes in crystalline

Ge2Sb2Te5 films using scanning probe microscopes // J. Appl. Phys. - 2006. -V. 99.-P. 024306.

44. Sugai, S. Stochastic random network model in Ge and Si chalcogenide glasses /

S. Sugai // Phys. Rev. B. - 1987. - V. 35. - P. 1345.

45. Liu, B. Raman spectra and XPS studies of phase changes in Ge2Sb2Te5 films /

Liu Bo, Song Zhi-Tang, Zhang Ting, et al. // Chinese Phys. - 2004. - V. 13. -P. 1947.

46. Kato, T. Electronic properties of amorphous and crystalline Ge2Sb2Te5 films /

T. Kato, K. Tanaka // Jpn. J. Appl. Phys. - 2005. - V. 44. - P. 7340.

47. Lee, B.-S. Investigation of the optical and electronic properties of Ge2Sb2Te5

phase change material in its amorphous, cubic, and hexagonal phases / B.-S. Lee, J.R. Abelson, S.G. Bishop, et al. // J. Appl. Phys. - 2005. -V. 97. P. 093 509.

48. Wuttig. M. Phase-change materials for rewriteable data storage / M. Wuttig

and N. Yamada // Nat. Mater. - 2007. V. 6. - P. 824.

49. Nemec, P. Optical characteristics of pulsed laser deposited Ge-Sb-Te thin

films studied by spectroscopic ellipsometry / P. Nemec, J. Prikryl, V. Nazabal, and M. Frumar // J. Appl. Phys. - 2011. - V. 109. - P. 073520.

50. Strand, D. Optical Routers Based on Ovonic Phase Change Materials / D. Strand // European Phase Change and Ovonics Science Symposium (Grenoble, France, 2006).

51. Kolobov, A. Crystallization induced short-range order changes in amorphous

GeTe / A. Kolobov, P. Fons, J. Tominaga, et al. // Phys.: Condens. Matter. -2004.-V. 16.-P. 5103.

52. Kolobov, A.V. Understanding the phase-change mechanism of rewritable optical media / A.V. Kolobov, P. Fons, A.I. Frenkel, et al. // Nature Mater. -2004. V.3.-P. 703.

53. Kolobov, A.V. Distortion-triggered loss of long-range order in solids with bonding energy hierarchy / A.V. Kolobov, M. Krbal, P. Fons, et al. // Nature Chermistry. - 2011. - Vol. 3. P. 311.

54. Абрикосов, Н.Х. Исследование диаграммы состояния Sb2Te3-GeTe / Н.Х.

Абрикосов, Г.Т. Данилова-Добрякова. // Неорганические материалы. -1965. - Т. 1. - № 2. С. 204 - 208.

55. Во, L. Crystallization of Ge2Sb2Te5 phase-change optical disk media / L. Bo,

R. Hao, G. Fu-Xi, et al. // Chinese physics. - 2002. - Vol. 11. № 3. - P. 293 -297.

56. Krbal, M. Temperature independence of pressure-induced amorphization of the

phase-change memory alloy Ge2Sb2Te5 / M. Krbal, A.V. Kolobov, J. Haines, et al II Applied physics letters. - 2008. - Vol. 93. - P. 031918-1.

57. Reifenberg, J.P. Thickness and stoichiometry dependence of the thermal conductivity of GeSbTe Films / J.P. Reifenberg, M.A. Panzer, S. Kim, et al. // Applied physics letters. - 2007. - Vol. 91. - P. 111904.

58. Lankhorst, M. H. R. Low-cost and nanoscale nonvolatile memory concept for

future silicon chips / M. H. R. Lankhorst, B. W. S. M. M. Ketelaars, R. A. M. Wolters // Nature materials. - 2005. - Vol. 4. № 4. -P. 347 - 352.

59. Авачев, А.П. Фазовые переходы в тонких пленках халькогенидов Ge2Sb2Te5 по данным комбинационного рассеяния света / А.П. Авачев, С.П. Вихров, Н.В. Вишняков, С.А. Козюхин, и др. // Физика и техника полупроводников. - 2012. - Т. 46. № 5. - С. 609 - 612.

60. Sherchenkov, А.А. Transformations in phase-change memory material during

thermal cycling / A.A. Sherchenkov, S.A. Kozyukhin, E.V. Gorshkova, и др. // The journal of optoelectronics and advanced materials. - 2009. - Vol. 11. № 1. -P. 26-33.

61. Friedrich, I. Structural transformations of Ge2Sb2Te5 films studied by electrical

resistance measurements /1. Friedrich, V. Weidenhof, W. Njoroge, et al. // J. Appl. Phys. - 2000. - V. 87. - P. 4130.

62. Karpov, V.G. Nucleation switching in phase change memory / V.G. Karpov,

Y.A. Kryukov, S.D. Savransky, and I.V. Karpov // Appl. Phys. Lett. - 2007. -vol. 90. - 123504.

63. Ielmini, D. Analytical model for subthreshold conduction and threshold switching in chalcogenide-based memory devices / D. Ielmini, Y. Zhang // Journal of Applied Physics. - 2007. - vol. 102. - 054517.

64. Siegrist, T. Phase Change Materials: Challenges on the Path to a Universal

Storage Device / T. Siegrist, P. Merkelbach, and M. Wuttig // Rev. Condens.Matter Phys.- 2012. -V.3. -P. 215-237.

65. Adler, D. Threshold switching in chalcogenide-glass films / D. Adler, M. S.

Shur, M. Silver, S. R. Ovshinsky // J. Appl. Phys. - 1980. - vol. 51 (6). - P. 3289.

66. Цэндина, К.Д. Электронные явления в халькогенидных стеклообразных

полупроводниках / К.Д. Цэндина // СПб.: Наука, 1996, - 485 с.

67. Ielmini, D. Threshold switching mechanism by high-field energy gain in the

hopping transport of chalcogenide glasses / D. Ielmini. // Phys. Rev. B. -2008.-vol. 78.-035308.

68. Советский энциклопедический словарь / Под ред. А.М.Прохорова. —М.:

Советская энциклопедия. — 1983. — 693 с.

69. Коломиец, Б.Т. К вопросу о роли примеси в проводимости стеклообразных полупроводников / Б.Т. Коломиец, Т.Ф. Назарова // ФТТ. - 1959. - Т. 1. № 1. С. 2—6.

70. Вихров, С.П. Инверсия типа проводимости и транспортные свойства неупорядоченных халькогенидных полупроводников / С.П. Вихров // Дисс. докт. физ.-мат. наук: Рязань, 1987. 500 с.

71. Данилов, А В. Электропроводность системы AsSe-Cu в стеклообразном

состоянии / А В. Данилов, Р. Л. Мюллер // ЖПХ. 1962. Т. 35,. вып. 9. С. 2012—2016.

72. Kolomiets, В. Т. Influence copper and silver on conductivity and photo-electric

properties glassy selenide arsenic / В. T. Kolomiets, Yu. V. Rukhlyadev, V. P. Shilo. // J. Non-Cryst. Solids. - 1971. - Vol. 5. N.5.- P. 389—401.

73. Fraser, M. I. The electronic properties of glasses in the Cux(As0.4Se0.6)ioo-x

system with x between 5 and 30 / M. I. Fraser, A, E. Owen. // Proceedings of the Tenth International Conference on Amorphous and Liquid Semiconductors. Tokyo. 1983. P. 1031—1043.

74. Edmond, J. T. Measurements of electrical conductivity and optical absorption

in chalcogenide glasses / J. T. Edmond // J. Non-Cryst. Solids. 1968. Vol. 1, N. I. P. 39—48.

75. Коломиец, Б.Т. Примеси и свойства халькогенидных стеклообразных полупроводников. Электронные явления некристаллических полупроводников / Б.Т. Коломиец. // Тр. шестой Межд. конф. по аморфным и жидким полупроводникам. —Л.: Наука, 1976. С. 23-34.

76. Борисова, З.У. Стеклообразование в халькогенидных системах и периодическая система элементов. Структура и свойства некристаллических полупроводников / З.У. Борисова. // Тр. шестой Межд. конф. по аморфным и жидким полупроводникам.— Л.: Наука,

1976. С. 6—12.

77. Андреев, А. А. Электрические свойства селенида мышьяка легированного

Ag / А. А. Андреев, Э. А. Лебедев, Н. А. Рогачев, В. X. Шпунт. // Письма ЖТФ. 1981. Т. 7, вып. 2. С. 87—90.

78. Flasck, R. Proc. 7th. Int. Conf. on Amorphous and Liguid Semiconductors / R.

Flasck, M. Izu, Ovshinsky S.R., et al. / Ed. by Spear W.E. — Edinburgh,

1977, p. 524-528.

79. Мазец, Т. Ф. Микронеоднородная модель легирования пленок ХСП / Т. Ф.

Мазец, К. Д. Цэндин. // ФТП. 1990. Т. 24, вып. П. С. 1953—1958.

80. Anderson, P. W. Model for the Electronic Structure of Amorphous Semiconductors / P. W. Anderson. // Phys. Rev. Lett. - 1975. - Vol. 34, N. 15. -P. 953.

81. C.H. Sie, M.P. Dugan, S.C. Moss // J.Non-Cryst. Solids. 1972. Vol. 22. P. 8-

10, 877-884.

82. Цэндин, К.Д. Нелинейность вольт-амперных характеристик халькогенидных стеклообразных полупроводников, обусловленная многофононной туннельной ионизацией U-минус центров / К.Д. Цэндин // Физика и техника полупроводников. — 2009. - том 43. - вып. 10

83. Богословский, А. Динамика оптической записи информации на тонких

слоях халькогенидных стеклообразных полупроводников / А. Богословский, К. Д. Цэндин. // Письма ЖЭТФ, 55 (11), 635 (1992).

84. Kojima, R. Nitrogen Doping Effect on Phase Change Optical Disks / R. Kojima, S. Okabayashi, T. Kashihara, et al. // Jpn. J. Appl. Phys. - 1998. - V. 37(4B). -P. 2098.

85. Horii, H. A Novel Cell Technology Using N-doped GeSbTe Films for Phase

Change RAM / H. Horii. // 2003 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers, pp. 177-178, Jun. 2003.

86. Privitera, S. Amorphous-to-crystal transition of nitrogen- and oxygen-doped

Ge2Sb2Te5 films studied by in situ resistance measurements / S. Privitera, E. Rimini, R. Zonca. // Appl. Phys. Lett. - 2004. - V. 85(15). - P.3044.

87. Lee, T.-Y. Low thermal conductivity in Ge2Sb2Te5-SiOx for phase change memory devices / T.-Y. Lee, K.H.P. Kim, D.-S. Suh, et al. // Appl. Phys. Lett. -2009. — V. 94.-P. 243.

88. Rivera-Rodriguez, C. Study of laser crystallization and recording properties of

oxygen doped Ge:Sb:Te / C. Rivera-Rodriguez, E. Prokhorov, Yu. Kovalenko, et al. // Appl. Surf. Sei. - 2005. - V. 247. -P. 545.

89. Kojima, R. Acceleration of Crystallization Speed by Sn Addition to Ge-Sb-Te

Phase-Change Recording Material / R. Kojima and N. Yamada. // Jpn. J. Appl. Phys. - 2001. - Vol. 40. - P. 5930-5937.

90. Paesler, M.A. Bond constraint theory and EXAFS studies of local bonding

structures of Ge2Sb2Te4, Ge2Sb2Te5 and Ge2Sb2Te7 / M.A. Paesler, D.A. Baker, G. Lucovsky, et al. // J. Optoelectronics and Advanced Materials. -2007. - V.9. - No. 10. - P.2996-3001.

91. Kolobov, A.V. Nanometer-scale mechanism of phase - change in Ge-Sb-Te

alloys probed by XAFS / A.V. Kolobov, P. Fons, J. Tominaga, et al. // European Phase Change and Ovonics Symposium. 2005. Cambridge (England). - Режим доступа: www.epcos.org.

92. Kim, S.-K. Holographic Video System using Fourier Transform and Data Reduction / Sung-Kyu Kim, Jung-Young Sonl, Joo-Hwan Chun, et al. // Jpn. J. Appl. Phys. - 1999. - Part 1, 38. -P. 6379.

93. Wang, K. Influence of Bi doping upon the phase change characteristics of Ge2Sb2Te5 / K. Wang, D.Wamwangi, S.Ziegler, M. Wuttig // Journal of Applied Physics. -2004. -V. 96(10). -P. 5557-5562.

94. Park, Tae-Jin Phase transition characteristics of Bi/Sn doped Ge2Sb2Te5thin

film for PRAM application / Tae-Jin Park, Se-Young Choi and Myung-Jin Kang//Thin Solid Films.-2007.-V. 515(12).-P. 5049-5053.

95. Kelly, A. Crystallography and Crystal Defects / A. Kelly and G. W. Groves//

Addison-Wesley, Reading, Mass., 1970.

96. Raoux, S. Phase Change Materials - Science and Applications / S. Raoux, M.Wuttig. // Springer. 2009.

97. Урусов, В. С. Теория изоморфной смесимости / В. С. Урусов. // М., «Наука», 1977.-215 с.

98. Nakamoto, К. Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds / K. Nakamoto. // John Wiley and Sons, Inc., New York, 2006.

99. Birgin, E. G. Estimation of optical constants of thin films using unconstrained

optimization / E. G. Birgin, I. Chambouleyron, and J. M. Martinez. // J. Comput. Phys. - 1999. -V.151. -P. 862.

100. Swanepoel, R. Determination of the thickness and optical constants of amorphous silicon / R. Swanepoel. // J. Phys. E: Sci. Instrum. - 1983. -V.16. -P. 1214.

101. Tauc, J. The optical properties of solids / J. Tauc. // Ed. F. Abeles, North Holland, Amsterdam, 1970.

102. Аззам, P. Эллипсометрия и поляризованный свет / Р. Аззам, Н. Башара. // М.: "Мир", 1981.

103. Forouhi, A. R. Optical properties of crystalline semiconductors and dielectrics / A. R. Forouhi and I. Bloomer. // Phys. Rev. B. -1988. -V. 38. -P. 1865.

104. Andrikopoulos, K. S. Raman scattering study of the a-GeTe structure and possible mechanism for the amorphous to crystal transition / K. S. Andrikopoulos, S. N. Yannopoulos, A. V. Kolobov, et al. // J. Phys.: Condens. Matter. -2006. V. 18. -P. 965.

105. Lucovsky, G. Spectroscopic and electrical detection of intermediate phases and chemical bonding self-organizations in (i) dielectric films for semiconductor devices, and (ii) chalcogenide alloys for optical memory devices / G. Lucovsky, D. A. Baker, M. A. Paesler, and J. C. Phillips // J. Non-Cryst. Solids. - 2007. - V. 353. - P. 1713.

106. Koblar, J. Raman-active modes of a-GeSe[2] and a-GeS[2]: A first-principles study / Koblar Jackson, Arlin Briley, and Shau Grossman // Phys. Rev. B: Condens. Matter. - 1999. -V. 60. -P.22.

107. Baker, D. A. Application of Bond Constraint Theory to the Switchable Optical Memory Material Ge2Sb2Te5 / D. A. Baker, M. A. Paesler, G. Lucovsky, et al. // Phys. Rev. Lett. - 2006. -V. 96. -P. 255501.

108. Sosso, G C First-principles study of crystalline and amorphous Ge2Sb2Te5 and the effects of stoichiometric defects / G C Sosso, S Caravati, and M Bernasconi. // J. Phys.: Condens. Matter. - 2009. V. 21. -P. 255501.

109. Richter, W. A Raman and Far-Infrared Investigation of Phonons in the Rhombohedral V2-VI3 Compounds Bi2Te3, Bi2Se3, Sb2Te2 and Bi2(Tei_xSex)3 (0 < x < 1), (Bii_ySby)2Te3 (0 < y < 1) / W. Richter, H. Koi-Iler, and C. R. Becker. // Phys. Stat. Sol. (B). - 1977. -V. 6-1. -P. 619.

110. Shahil, K. M. F. Micro-Raman Spectroscopy of Mechanically Exfoliated Few-Quintuple Layers of Bi(2)Te(3), Bi(2)Se(3) and Sb(2)Te(3) / K. M. F. Shahil, M. Z. Hossain, V. Goyal, and A. A. Balandin // MaterialsJ. Appl. Phys. -2012.-V. 111.-P. 054305.

111. Parker, J.H. Raman Scattering by Silicon and Germanium / J.H. Parker, D.W. Felman and M. Ashkin // Phys. Rev. - 1967. V. 155. -P. 712.

112. Lee, B.-S. Investigation of the optical and electronic properties of Ge2Sb2Te5 phase change material in its amorphous, cubic, and hexagonal phases / B.-S. Lee, J.R. Abelson, S.G. Bishop, et al. // J. Appl. Phys. -2005. -V. 97. -P. 093509.

113. Park, J. W. Optical properties of pseudobinary GeTe, Ge2Sb2Te5, GeSb2Te4, GeSb4Te7, and Sb2Te3 from ellipsometry and density functional theory / J. W. Park, S. H. Eom, H. Lee, et al. // Phys. Rev. B. -2009. -V. 80. -P. 115209.

114. Lazarenko, P. Influence of Bi doping on electrical and optical properties of phase change material Ge2Sb2Te5 / P. Lazarenko, Huy Phuc Nguyen, S. Kozyukhin, A. Sherchenkov// Journal Of Optoelectronics And Advanced Materials.-2011.-Vol. 13.-No.ll-12.-Pp. 1400-1404.

115. Zakeiy, A. Optical Nonlinearities in Chalcogenide Glasses and their Applications / A. Zakery, S.R. Elliott // Ed. W. T. Rhodes, Springer, Germany, 2007.

116. Goh Eunice, S. M. Thickness effect on the band gap and optical properties of germanium thin films / S. M. Goh Eunice, T. P. Chen, C. Q. Sun and Y. C. Liu // J. Appl. Phys. - 2010. - Vol. 107. - P. 024305.

117. Лазаренко, П.И. Электрофизические свойства аморфных тонких пленок Ge2Sb2Te5, легированных Bi / П.И. Лазаренко, С.А. Козюхин, А.А. Шерченков, и др. // Вестник РГРТУ. - 2013. - № 4, вып. 46, часть 3. - С. 83-87.

118. Yu, Н. Bismuth, tellurium, and bismuth telluride nanowires / Heng Yu, Patrick C. Gibbons and William E. Buhro // J. Mater. Chem. -2004. -V.14. -P. 595-602.

119. Sherchenkov, A. Thermal properties of phase change material Ge2Sb2Te5 doped with Bi / A. Sherchenkov, S. Kozyukhin, A. Babich and P. Lazarenko // J. Non-Cryst. Solids. - 2013. -V. 26. -P. 377.

120. Popov, A.I. Atomic structure and structural modification of glass / A.I. Popov // Semiconductors and Semimetals. -2004. -V.78. -P. 51.

121. Welnic, W. Unraveling the interplay of local structure and physical properties in phase-change materials / W. Welnic, A. Pamungkas, M. Wuttig, et al. // Nature Materials. - 2006. -V. 5. P. 56.

122. CRC Handbook Chemistry and Physics, 90th Edition (2009).

123. Zhang, Q. High thermoelectric performance by resonant dopant indium in nanostructured SnTe / Qian Zhang, Bolin Liao, Yucheng Lan, et al. // PNAS. -2013.-V.110.-P. 13261-13266.

124. Zhu, H. Binary semiconductor In2Te3 for the application of phase-change memory device / Hao Zhu, Kai Chen, Zhongyang Ge, et al. // J Mater Sci. -2010.-V. 45.-P. 3569-3574.

125. Tail, G. Solvothermal synthesis and thermoelectric properties of indium telluride nanostring-cluster hierarchical structures / Guo'an Tail, Chunyang Miao, Yubo Wang, et al. // Nanoscale Research Letters. - 2011. -V. 6. -P.. 329.

126. Sugai, S. Observation of soft TO-phonon in SnTe by Raman scattering / S. Sugai, K. Murase and H. Kawamura. // Solid State Communications. - 1977. -Vol. 23. - Pp. 127—129.

127. Brillson, L. J. Raman observation of the ferroelectric phase transition in SnTe / L. J. Brillson and E. Burstein // Phys. Rev. B. -1974. -V. 9. -P. 1547.

128. Chandrasekhar, H. R. Infrared and Raman spectra of the IV-VI compounds SnS and SnSe / H. R. Chandrasekhar, R. G. Humphreys, U. Zwick, and M. Cardona .//PhysicalReviewB. -1977. -V.15. -P. 2177.

129. Sidney, F. A. Symmetry and Structure: Readable Group Theory for Chemists / F. A. Sidney, Kettle. // Ed: John Wiley & Sons. - 2008. - Science. - 436 pages.

130. Safdar, M. Crystalline indium sesquitelluride nanostructures: synthesis, growth mechanism and properties / Muhammad Safdar, Zhenxing Wang, Misbah Mirza, Chao, et al. // J. Mater. Chem. -2012. -V. 22. -P. 19228.

131. Pine, A. S. Raman Spectra and Lattice Dynamics of Tellurium / A. S. Pine and G. Dresselhaus // Phys. Rev. B. -1971. -V. 4. -P. 356.

132. Wang, Y. Thermal effect on the structure and optical properties of Ge-Te-In thin films / Yonghui Wang, Fen Chen, Xiang Shen, et al. // Infrared Physics & Technology. -2013. -V. 60. -P. 335-339.

133. Sreevidya Varma, G. Thermally reversing window in Gel5Te85-xInx glasses: Nanoindentation and micro-Raman studies / G. Sreevidya Varma, M.S.R.N. Kiran, D.V.S. Muthu, et al. // Journal of Non-Crystalline Solids. -2012. -V. 358. -P.3103-3108.

134. Rogacheva, E.I. Critical phenomena in heavily-doped semi-conducting compounds / E.I. Rogacheva // Jpn. J. Appl. Phys. -1993. -V. 32. -P. 775777.

135. Rogacheva, E.I. Self-organization processes in impurity subsystem of solid solutions / E.I. Rogacheva // J. Phys. Chem. Solids. -2003. -V. 64. - P. 15791583.

136. Wang, K. Effect of indium doping on Ge2Sb2Te5 thin films for phase-change optical storage / K. Wang , C. Steimer, D. Wamwangi, et al. // Appl. Phys. A. -2005. — V. 80.-P. 1611-1616.

137. Фельц, А. Аморфные и стеклообразные неорганические твердые тела / А. Фельц // Москва, Мир, 1986. - 558 с.