[發明專利]二元和三元金屬硫屬化物材料及其制造和使用方法

有效

• 申請號: 200910149773.5
• 申請日: 2009-05-08
• 公開（公告）號: CN101792900A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 蕭滿超;楊柳
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: C23C16/30
• 分類號: C23C16/30;C23C16/44;C07F11/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 石克虎;韋欣華

相關申請的交叉引用

本申請要求2008年5月8日提交的序列號為61/051,403的美國臨時專利申請的優先權。?

技術領域

本發明涉及二元和三元金屬硫屬化物材料及其制造和使用方法。

背景技術

二元、三元和四元金屬硫屬化物已經作為相變和光電(photovaltaic)材料使用。?

相變材料依據溫度以結晶態或非晶態存在。相變材料在結晶態比在非晶態具有更有序的原子排列和更低的電阻率。相變材料依據操作溫度能夠可逆地從結晶態轉變為非晶態。這些特性，即可逆的相態轉變(phase?change)和不同的狀態具有不同的電阻率，可以應用于新提出的電子設備，新型的非易失性存儲器設備(nonvolatile?memory?device)，相變隨機存取存儲器(phase-changerandom?access?memory)(PRAM)設備。PRAM的電阻率會依據其中包含的相變材料的狀態(例如，結晶、非晶等)變化而變化。?

在用于存儲器設備的各種類型的相變材料中，最通常使用的是第14和第15族元素的三元硫屬化物，例如鍺-銻-碲化合物(Ge₂Sb₂Te₅)，或通常縮寫為GST。固相的GST在加熱和冷卻循環之后能夠迅速地從結晶態轉變為非晶態，或反之亦然。非晶態的GST具有相對較高的電阻率而結晶態的GST具有相對較低的電阻率。?

現有技術包括使用冶金方法制造塊狀(bulk)的金屬硫屬化物相變材料和使用物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)或者原子層沉積(ALD)方法來制造薄膜材料。本領域的文獻的實例列舉如下。?

Berger，H.和Goetze，U.在Inorg.Nucl.Chem.Lett.1967，3，549-552中公開了二甲硅烷基碲化物的合成。Detty，Michael?R.；Seidler，Mark?D.在Journal?of?OrganicChemistry(1982)，47(7)，1354-6中公開了二(三烷基甲硅烷基)硫屬化物的合成。?Dickson，R.S.，Heazle，K.D.在J.Organometal.Chem.，493(1995)189-197中公開了一些Sb-Te單源化合物在MOCVD中應用的評價。Choi，B.J.等在J.Electrochemical?Soc.，154H318-H324(2007)中公開了使用金屬有機前體的循環PECVD方法沉積Ge₂Sb₂Te₅膜。Jung-Hyun?Lee等在US20060172083?A1中公開了由氨基鍺烷、氨基?(aminostilbine)和二烷基碲制備GST膜；在US20060180811中公開了用于GST膜的碲前體；和在US?20060049447中公開了用于GST膜的銻前體。Duncan?W.Rown等在US?5312983中公開了在CVD方法中使用氟化烷基碲化合物的有機金屬碲化合物的應用。Moungi?G.Bawendi等在US?7060243?B2中公開了采用注射前體到熱配位溶劑(hot?coordinating?solvent)中，隨后控制生長和退火的方法制備的含碲納米晶體材料。?

設計PRAM單元的一個技術障礙是為了克服在GST材料從結晶態向非晶態轉變期間的熱耗散，必須施加高水平的重置電流。但通過限制GST材料進入接觸插件(contact?plug)可以顯著地減少這種熱耗散，從而減小操作所需的重置電流。因為GST接觸插件具有高的長徑比(aspect?ratio)結構，因此，用于GST膜沉積的傳統濺射方法不能夠實現高保形性(conformality)。這推動了對通過化學氣相沉積(CVD)或原子層沉積(ALD)方法制備GST膜的前體和相關的制造方法或工藝的需求，這些能夠制備高保形性和化學組成均勻的膜。?

類似的，需要用于例如太陽能電池應用的由光電(PV)材料制成的薄膜。光電(PV)設備吸收光并產生電。光的吸收和電荷的分離發生在PV設備的活性材料中。開發有效和低成本的光電設備是直接將太陽能轉換成電能的重要效用的關鍵。晶體硅是公知的用于光電設備的半導體之一，并被廣泛應用。其它有用的材料是非晶硅(a-Si)、銅銦硒化物(CIS)、銅鎵硒化物(Copper?GalliumDelenide)(CGS)、多晶銅銦鎵硒化物(CIGS)、碲化鎘(CdTe)和有機材料薄膜。有用的元素是鎘、碲、銦、鎵、硒、鍺和釕。?

發明內容