Висмут қоспасы бар радиацияға төзімді наноөлшемді GE2SB2TE5 қабықшалардағы ауысу және жады эффектісінің ерекшеліктері

Аннотация

Кристалды емес материалдардың физикасы мен технологиясы конденсацияланған заттар физикасының, материалтану мен нанотехнологияның қарқынды дамып келе жатқан бағыттарының бірі болып табылады. Кристалдық емес құрылымы бар материалдардың алуан түрлілігінде аысу эффектісі, фотоқұрылымдық түрлендірулер сияқты бірегей қасиеттері мен құбылыстары бар халькогенидті шыны тәрізді жартылай өткізгіштер (ХШЖӨ) класы ерекше орын алады. Ауысу эффектісі ХШЖӨ жұқа  қабықшаларында байқалады және кернеу импульстерінің немесе лазерлік сәулеленудің әсерінен құрылымның шыны күйден кристалдық күйге жылдам қайтымды фазалық ауысуымен байланысты. Осы әсердің негізінде жоғары өнімділігі мен сенімділігі бар PCM (Phase Change Memory) сияқты тұрақты жадты сақтау құрылғылары үшін ақпарат тасымалдаушылардың жеке класы қалыптасты. PCM құрылғыларында қолдануға арналған материалдар GeTe-Sb2Te3 квазибинарлы кесу сызығында жатқан күрделі композициялардың ХШЖӨ болып табылады, ал Ge2Sb2Te5 композициясының жұқа қабықшалары PCM құрылғыларында пайдалану үшін ең перспективалы болып табылады. ХШЖӨ негізінде мұндай функционалдық материалдардың электрондық қасиеттерін бақылау мүмкіндігі олардың қолдану аясын айтарлықтай кеңейтеді және маңызды ғылыми және практикалық мәселе болып табылады, өйткені кристалдық жартылай өткізгіштердің электрондық қасиеттерін мақсатты түрде өзгертудің дәстүрлі әдістері, мысалы, синтез кезінде қоспалау немесе термиялық диффузия әдісі ХШЖӨ үшін тиімсіз болып шықты. Жоғарыда көрсетілген әдістермен төмен концентрацияларда ХШЖӨ-ге енгізілген қоспалар, әдетте, электрлік белсенділік көрсетпейді, өйткені олар өздерінің зарядталған құрылымдық ақауларымен өтеледі, ал қоспа концентрациясының жоғарылауы айтарлықтай кристалдануға әкеледі. Жұмыста тұрақты ток режимінде ионды-плазмалық тозаңдату әдісімен алынған висмут қоспасының үлесі 12 ат. %-дан артатын Ge2Sb2Te5 наноөлшемді қабықшалардың атомдық құрамы сканирлеуші электрондық микроскопта энэрго-дисперисялық талдау арқылы зерттелді. Сонымен қатар, улгілердің вольт-амперлік сипаттамалары өлшенді. Ауысу және жады эффектісін сипаттайтын ауысу кернеуі мен уақыты қабықшаның қалыңдығына және қоспаға елеулі түрде тәуелді екені анықталды. Висмут қоспасы қабықшалардың ауысу уақытын tsw төмендетеді. Қабықшаның қалыңдығын азайту шекті кернеудің және ауысу уақытының төмендеуіне әкеледі. Бұл жұмыстың нәтижелері фазалық өзгерістер материалдарына негізделген оптикалық жадты дамыту үшін пайдалы деп еспетейміз.