背景及概述^[1]

從上世紀(jì)六十年代起，GeTe化合物因其優(yōu)異的熱電性能受到研究者廣泛的關(guān)注。

結(jié)構(gòu)^[1]

圖1-4（a）中二元相圖顯示在720℃時(shí)通過熔融法可以得到β-GeTe，GeTe(l)→β-GeTe(s)。β-GeTe是NaCl型的巖鹽晶體結(jié)構(gòu)（空間群：Fm3m），a軸的晶胞參數(shù)為6.009Å。因?yàn)樵?30℃時(shí)，β-GeTe→α-GeTe+Ge(s)，所以進(jìn)一步降溫可以得到α-GeTe。α-GeTe為菱方相，晶胞參數(shù)為a=b=4.164Å，c=10.690Å，空間群為R3m。由于熱應(yīng)力的作用使得Ge原子從（1/2，1/2，1/2）重排至（1/2-x，1/2-x，1/2-x），因此在400℃~430℃左右，β-GeTe→α-GeTe，同時(shí)Ge原子會(huì)逐漸沿著體對(duì)角線移動(dòng)，使得晶胞整體角度偏離1.65°。每個(gè)Ge原子和Te原子之間形成6個(gè)化學(xué)鍵，其中包括三個(gè)短鍵（2.83Å）和三個(gè)長(zhǎng)鍵（3.15Å）。最近的一些研究比如X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜EXAFS和對(duì)分布函數(shù)分析PDF顯示，GeTe中的鐵電相變是有序-無序相變而不是Ge原子和Te原子互相調(diào)換順序。α-GeTe是畸變的巖鹽結(jié)構(gòu)，在晶胞中Te原子占據(jù)陰離子4a位置，Ge原子占據(jù)陽(yáng)離子4b位置，整個(gè)晶體采用ABCABC的方式沿著方向堆積。晶格畸變是沿著方向，這會(huì)導(dǎo)致非對(duì)稱八面體的形成，在八面體中每個(gè)Te原子被3個(gè)較近的Ge原子（2.85Å）和3個(gè)較遠(yuǎn)的Ge原子（3.26Å）包圍，這個(gè)EXAFS的結(jié)果一致（2.80Å和3.13Å）。圖1-4（d）是立方相GeTe的能帶結(jié)構(gòu)，Te原子因?yàn)槠漭^高的電負(fù)性（χTe=2.10）形成價(jià)帶，而Ge原子（χGe=2.01）形成導(dǎo)帶。在立方的GeTe中，導(dǎo)帶的最小值和價(jià)帶的值均出現(xiàn)在Г點(diǎn)，禁帶寬度為.243eV。在PbTe和SnTe中，輕重價(jià)帶之間的能量間隙分別為0.17eV和0.35eV，因此在PbTe中第二價(jià)帶相對(duì)來說更容易參與導(dǎo)電。在GeTe中，輕重價(jià)帶的能量間隙為0.27~0.38eV。GeTe為窄禁帶p型簡(jiǎn)并半導(dǎo)體，有較大的載流子遷移率（100-200cm2V-1s-1和載流子有效質(zhì)量（~1021cm-3），這導(dǎo)致了GeTe化合物有高的電導(dǎo)率。GeTe中由于存在Ge空位通常會(huì)形成Te富集相，因此本征樣品具有較高載流子濃度。在300K時(shí)，GeTe的Seebeck系數(shù)（~34μVK-1）較低，熱導(dǎo)率（8Wm-1K-1）很高，這是因?yàn)槠涓叩妮d流子濃度導(dǎo)致高的電子熱導(dǎo)率。GeTe在720K時(shí)的ZT值約為0.8，通過摻雜和固溶能大幅度提高本征GeTe的熱電性能。。

應(yīng)用^[2-4]

碲化鍺應(yīng)用舉例如下：

1）制備一種二維材料碲化鍺：包括以下步驟：(1)稱取一定量的碲化鍺粉末加入有機(jī)溶劑中，混合均勻，其中碲化鍺粉末的質(zhì)量份數(shù)與有機(jī)溶劑的體積份數(shù)比為(2?100)：(5-100)，其中質(zhì)量份的單位為mg，體積份的單位為mL；(2)將步驟(1)中混合均勻的溶液放入細(xì)胞粉碎機(jī)，進(jìn)行超聲處理；(3)對(duì)超聲后的碲化鍺分散液進(jìn)行離心處理，取灰黑色的上層清液，二維材料碲化鍺分散在上層清液中。本發(fā)明的有益效果是：制備方法簡(jiǎn)單易行，操作簡(jiǎn)單。

2）制備相變存儲(chǔ)器單元，采用吸附有金納米顆粒的襯底，以由錫粉末和碲化鍺粉末組成的混合物作為蒸發(fā)源，將上述蒸發(fā)源與襯底置于水平管式爐內(nèi)，在一定的條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，得到沉積有錫摻雜碲化鍺納米線的襯底，將上述襯底上的錫摻雜碲化鍺納米線遷移至2英寸SiO2/Si表面各個(gè)小金屬框的中心處，烘干；再分別采用紫外光刻、磁控濺射技術(shù)和剝離技術(shù)得到所述相變存儲(chǔ)器單元，即錫摻雜碲化鍺納米線兩端電極器件，上述相變存儲(chǔ)器單元通過對(duì)相變材料摻雜錫粉末進(jìn)行改性，從而提高了相變材料的電阻率，降低了相變材料的熔點(diǎn)，從而有效降低相變材料的操作功耗。另外，本發(fā)明還提供了一種相變材料及相變存儲(chǔ)器單元。

3）制備一種光刻用硫化物半導(dǎo)體掩膜，其特征在于所述的硫化物半導(dǎo)體掩膜的材料為碲化鍺，鍺銻碲，銀銦銻碲，碲化銻或銻。本發(fā)明硫化物半導(dǎo)體掩膜材料由于材料的三階非線性效應(yīng)，能大大減小光斑或者刻蝕線寬，刻蝕點(diǎn)或刻蝕線寬是光斑衍射極限的1/3-1/6，比采用金屬銦(In)(60%)的效果更明顯，同時(shí)需要的激光功率也大大降低。

主要參考資料

[1] 碲化鍺基化合物的結(jié)構(gòu)及其熱電性能研究

[2] CN201710444137.X一種二維材料碲化鍺的制備方法

[3] CN201410075734.6相變存儲(chǔ)器單元的制備方法、相變材料及相變存儲(chǔ)器單元

[4] CN200410093319.X光刻用硫化物半導(dǎo)體掩膜