GeTe-Bi2Te3超晶格相變材料的熱傳導特性研究.pdf

1、相變存儲器（PCRAM）的應用遇到擦寫電流過大的瓶頸和毗鄰單元熱串擾的限制，這些問題可以通過對相變材料的熱傳導特性進行優(yōu)化來改善。譬如超晶格相變材料 GeTe/Sb2Te3，其低熱導率特性極有利于 PCRAM的功耗及熱串擾的降低。但有關(guān)超晶格相變材料熱傳導特性的研究才剛剛起步，超晶格的聲子輸運機制以及如何獲得更低熱導率的相變材料還有待進一步研究。
　　基于Bi2Te3和Sb2Te3有著相同的結(jié)構(gòu)，但Bi原子的引入能削弱與Te原子的

2、結(jié)合力并改變界面匹配、散射等狀態(tài)，為了進一步優(yōu)化相變材料的導熱特性，本文提出GeTe/Bi2Te3超晶格相變材料，并通過搭建熱導率的實驗測量平臺和進行聲子特性的第一性原理計算，證實了Bi基GeTe/Bi2Te3超晶格相變材料具備更低的熱導率，為其在相變存儲器降低操作電流和抑制臨近單元的熱串擾方面的應用提供了可靠依據(jù)。
　　本文首先針對自行搭建的3ω法薄膜熱導率測試平臺的測量成功率低、測試穩(wěn)定性差以及測量結(jié)果精確性存疑等問題進行了改

3、進，通過SiO2薄膜和硅襯底熱導率的測試充分驗證了測試平臺的準確性和穩(wěn)定性。接著采用該測試平臺測得 GeTe/Bi2Te3超晶格的熱導率均低于 GeTe/Sb2Te3超晶格的熱導率，并且隨其界面數(shù)的增加先減小而后增大，可以實現(xiàn)比傳統(tǒng) Ge2Sb2Te5相變材料更低的熱導率。同時研究了膜厚對于超晶格相變材料的影響，發(fā)現(xiàn)GeTe/Bi2Te3超晶格的熱導率隨著膜厚的減小而降低。
　　通過第一性原理對 GeTe/Bi2Te3超晶格的聲子