[發明專利]鋁銅銻相變薄膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201110204069.2
• 申請日: 2011-07-21
• 公開（公告）號: CN102347444A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 梁廣飛;王陽;吳誼群
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及相變信息存儲領域，是一種鋁銅銻相變薄膜及其制備方法。該鋁銅銻相變薄膜可用于高密度、高速可擦重寫相變光盤和相變隨機存儲器等，可用來提高介質的相變速率，進而提高器件的數據傳輸速率。

背景技術

相變信息存儲的基本概念最初由S.R.?Ovshinsky在1968年提出（S.R.?Ovshinsky，Reversible?Electrical?Switching?Phenomena?in?Disordered?Structures,?Phys.?Rev.?Lett.?21,?1450?(1968)），主要是利用相變材料晶態時的高反射率以及低電阻和非晶態時的低反射率以及高電阻之間的可逆變化來實現信息的存儲。信息存儲基本可分為寫、讀、擦三個過程：在晶態的薄膜上面利用短脈寬、高功率的激光或者電脈沖作用，使薄膜迅速升溫到熔化溫度以上，然后迅速冷卻得到非晶態的數據記錄點；這些記錄點可以用低功率的連續激光或者電流，利用晶態和非晶態之間足夠大的反射率或者電阻值差別進行數據的讀出；利用相對較長的脈寬、中等功率的激光或者電脈沖作用于非晶態記錄點上，使其溫度上升到晶化溫度以上進行晶化，進而擦除記錄點。

相變材料是相變信息存儲器件中的關鍵，由于在器件應用中相變材料都是以薄膜形式出現，發展性能優異的相變材料薄膜及其制備方法顯得至關重要。

目前的相變材料主要有Ge₂Sb₂Te₅和AgInSbTe等硫系半導體材料（含Te元素），已經做為存儲介質成功應用于可擦重寫光盤以及相變隨機存儲器中。然而由于傳統相變材料的晶化時間比較長（一般約為200ns，參見：Y.Fukuyama?et.al.,?Time-resolved?investigation?of?nanosecond?crystal?growth?in?rapid-phase-change?materials:?correlation?with?the?recording?speed?of?digital?versatile?disc?media,?Applied?Physics?Express?1,?045001?(2008)），制約著相變光盤以及相變存儲器的數據擦除速率，進而影響傳輸速率，需要發展新型快速相變材料。

發明內容

本發明的目的在于提出一種鋁銅銻相變薄膜及其制備方法，該鋁銅銻相變薄膜具有較快的相變速度和較高的反射率對比度。

本發明的解決方案如下：

一種鋁銅銻相變薄膜，其特點在于該是相變薄膜的成分為AlxCuySbz?，其中：x的取值范圍為1～10?at%，y的取值范圍為在1～40?at%，z的取值范圍為在60～98?at%，該鋁銅銻薄膜是利用磁控濺射薄膜制備設備，經過AlCu合金靶和Sb靶共濺在清潔的基片上制備的，所述的鋁銅銻薄膜的厚度為5～500nm。

所述的薄膜結構包括單層結構或三層結構：

單層結構，即：鋁銅銻薄膜直接沉積在基片上面；

三層結構，在基片上先后沉積下介質層、鋁銅銻薄膜和上介質層。

所述的基片是厚度為0.05-3mm的Si，或K9玻璃，或聚碳酸酯。

所述的下介質層和上介質層為厚度為0～100nm的ZnS-SiO₂或SiN，所述的ZnS-SiO₂中ZnS占80at%，SiO₂占20at%。

一種鋁銅銻相變薄膜的制備方法，采用磁控濺射鍍膜機制備，該方法包括如下步驟：

（a）基片采用干凈的聚碳酸酯盤基放入磁控濺射鍍膜機的托盤上，后用純度99.9％高壓氮氣吹干；

（b）把裁好的基片用鑷子固定在磁控濺射儀的樣品托上，然后把樣品托夾持在濺射真空腔里的基片座上，把需要濺射的介質靶材ZnS-SiO₂和共濺的Sb靶和Al_xCu_y合金靶放到相應的靶基座上固定好；調節靶材與基片之間的距離，然后關閉真空腔蓋開始抽真空過程：首先利用機械泵抽真空至5Pa以下，然后開分子泵，1小時后開高真空計，查看濺射腔內真空度，直至腔內真空度優于4×10^-4Pa，關閉高真空計；