Defect states in amorphous Ge₂Sb₂Te₅ phase change material

Abstract

Steady-state photoconductivity measurements in the temperature range 100-300 K on amorphous Ge 2 Sb 2 Te 5 thin film prepared by dc sputtering are analyzed. The dark conductivity is thermally activated with a single activation energy that allocates the position of the Fermi level approximately in the middle of the energy gap relative to the valance band edge. The temperature dependence of the photoconductivity ensures the presence of a maximum normally observed in chalcogenides with low-and high-temperature slopes, which predict the location of discrete sets of localized states (recombination levels) in the gap. The presence of these defect states close to the valence and conduction band edges leaves the quasi Fermi level shifts in a continuous distribution of gap states at high temperatures, as evidenced from the ␥ values of the lux-ampere characteristics.Résumé : Nous analysons les mesures de photoconductivité stationnaire entre 100 et 300 K sur des films minces de Ge 2 Sb 2 Te 5 préparés par pulvérisation. La conductivité en obscurité est activée thermiquement par une simple énergie d'activation qui positionne le niveau de Fermi au milieu de la bande interdite (gap) relative au voisinage de la bande de valence. La dépendance en température de la photoconductivité garantit la présence d'un maximum normalement observé dans les chalcogénures avec des pentes à basse et à haute température qui prédisent la localisation d'ensembles discrets d'états localisés (niveau de recombinaison) dans la bande interdite. La présence de ces états défauts près des limites des bandes de valence et de conduction laisse le quasi-niveau de Fermi se déplacer dans une distribution continue d'états du gap à haute température, tel que mis en évidence par les valeurs de la caractéristique ␥ de lux-ampere. [Traduit par la Rédaction]