Impact of High Nitrogen Doping on the Heterophase Structure of Ge2Sb2Te5 Thin Films for Phase-Change Memory Applications

Chemical Physics Impact, 2026

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.1016/j.chphi.2026.101195
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Phase-change chalcogenide semiconductor films are widely used in non-volatile phase-change memory devices, and their properties can be controlled through nitrogen doping. Films with high nitrogen doping levels are of particular interest. In this work, the composition, structure, laser-induced structural transformations, and current–voltage characteristics of highly nitrogen-doped phase-change Ge₂Sb₂Te₅ (GST) thin films (NGST) were investigated. Amorphous NGST films with a nitrogen concentration of 22 at.% were deposited by ion-plasma reactive RF magnetron sputtering in an Ar+N₂ atmosphere. The highly nitrogen-doped NGST films in the temperature range from 25 to 330°C exhibit a single phase transition at 169°C, and, after crystallization, form a stable heterophase structure with a high degree of crystallinity (76%), comprising Sb₂Te₃, β-Ge₃N₄, and fcc-GST phases. The formation of the nitride phase results in a nanostructured composite (with crystallite sizes ranging from 11 to 21 nm, depending on the annealing temperature) that exhibits enhanced thermal stability of the matrix. Therefore, when GST films are doped with nitrogen to a concentration of 22 at.%, the crystallization temperature increases from 153 to 169°C, the threshold energy for laser-induced crystallization increases from 6.6 to 10.2 mJ, and the threshold voltage for the electrically induced transition from the high-resistance amorphous state to the low-resistance crystalline state increases from 1.20 to 3.20 V. The resulting NGST heterophase films constitute a structurally and chemically coherent system in which, upon laser irradiation, a sequence of stable states with varying degrees of crystallinity is realized.