[發明專利]一種Sb-Te-Ti相變存儲材料及Ti-Sb2Te相變存儲材料

有效

• 申請號: 201210076528.8
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102569652A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 吳良才;朱敏;宋志棠;饒峰;宋三年;劉波;封松林
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

技術領域

本發明涉及相變材料及其制備方法，尤其是可用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變薄膜材料。

背景技術

相變存儲器(PCRAM)原理是以硫系化合物為存儲介質，利用電能(熱量)使材料在晶態(低阻)與非晶態(高阻)之間相互轉換實現信息的寫入與擦除，信息的讀出靠測量電阻的大小，比較其高阻“1”還是低阻“0”來實現的。

Sb-Te系列相變材料結晶過程以晶粒生長占主導，因此相變速率快，而且熔點比GST(Ge₂Sb₂Te₅)低，因此所需功耗低。然而Sb-Te系列相變材料同時也存在結晶溫度低，熱穩定性差，數據保持力差等缺點。

作為新興的非揮發性存儲器的相變存儲器(PCRAM)，具有易失性、循環壽命長，功耗低，存儲速度快以及制造工藝簡單等優點，因此被廣泛研究。新興的相變存儲器以硫系化合物為存儲介質，利用電脈沖使材料在非晶態(高阻)與晶態(低阻)之間相互轉化，伴隨較大的電阻變化，從而實現信息的寫入和擦除。在相變存儲器的研發中，如何提高數據保持力以及降低器件功耗一直都是研究的重點。

富Sb的Sb-Te系列相變材料具有非?？斓慕Y晶速率，但是由于Sb含量的增加，數據保持力降低，熱穩定性差，需要對此進行摻雜改性。為了能提高其熱穩定性，且保持高速相變的優點，摻入的雜質應與Sb-Te不產生新的化合物。

發明內容

本發明的目的主要在于提供一種用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變材料，以提高相變材料的熱穩定性、非晶態電阻，降低材料的Reset電流與熔化溫度等。

本發明還提供了一種用于相變存儲器的摻Ti的Ti-Sb₂Te相變存儲材料，其中Ti的原子百分比小于50％，以提高材料的熱穩定性、熱導率及熔點。本發明的用于相變存儲器的摻Ti-Sb₂Te相變存儲材料，Ti的存在一方面抵制了相變材料晶粒的長大，提升了材料的電阻率和結晶溫度，增加了相變材料的熱穩定性；另一方面相變材料的熱導率與熔點也變小，這有利于減小相變存儲器的功耗。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案來實現：

一種用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變存儲材料，是在Sb-Te相變材料的基礎上摻入Ti而成，其化學通式為Sb_xTe_yTi_100-x-y，其中0＜x＜80，0＜y＜100-x。本發明化學通式中元素的右下角部分代表摩爾比。

較佳的，所述x的取值范圍為45≤x≤72，y的取值范圍為5≤y≤45。

所述Sb-Te-Ti相變存儲材料中，摻入的Ti與Sb、Te均成化學鍵。

較佳的，所述Sb-Te-Ti相變存儲材料為Sb-Te-Ti相變薄膜材料。優選的，所述Sb-Te-Ti相變薄膜材料的厚度為100-250nm。

較佳的，所述Sb-Te-Ti相變存儲材料采用電脈沖作用實現電阻率的可逆轉變。

較佳的，所述Sb-Te-Ti相變存儲材料采用激光脈沖作用實現光學反射率的可逆轉變。

所述Sb-Te-Ti相變存儲材料的結晶溫度得到大幅度提升，熱穩定性增強，數據保持力增強。

所述Sb-Te-Ti相變存儲材料的非晶態電阻降低，晶態電阻升高。

本發明的上述的用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變存儲材料，所述Sb-Te相變存儲材料為Sb₂Te相變存儲材料，在Sb₂Te相變存儲材料中摻入Ti后獲得的Sb-Te-Ti相變存儲材料為Ti-Sb₂Te相變存儲材料，所述化學通式Sb_xTe_yTi_100-x-y中，Ti的原子百分含量小于50％。

較佳的，所述Ti-Sb₂Te相變存儲材料中，Ti的原子百分含量在2％-20％之間。

較佳的，所述Ti-Sb₂Te相變存儲材料中，Ti原子替代Sb原子的位置，且沒有分相。

較佳的，所述Ti-Sb₂Te相變存儲材料采用電脈沖作用實現電阻率的可逆轉變。

較佳的，所述Ti-Sb₂Te相變存儲材料采用激光脈沖作用實現光學反射率的可逆轉變。

較佳的，所述Ti-Sb₂Te相變存儲材料的高阻態比低阻態的電阻值至少大1倍。