[發明專利]一種碲基三元納米線及其陣列的制備方法

有效

• 申請號: 201310491246.9
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103526247A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 張兵;許蕊;許友;趙為為;禚司飛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C25D5/18
• 分類號: C25D5/18;C25D3/56;C25D7/12;H01L45/00;B82Y10/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明涉及碲基相變納米材料制備方法，具體說，是關于一維相變銦銻碲納米線及其陣列的制備方法。

背景技術

半導體存儲器根據是否可以隨時對其進行讀、寫操作可分成只讀存儲器（ROM）和隨機存儲器（RAM）。根據斷電后是否能夠保存數據，可分為以DRAM、SRAM為代表的易失性存儲器和以FLASH為代表的非易失性存儲器。理想的存儲器，應該具有隨機存儲器那樣的讀寫速度，又能保持斷電后數據不丟失，即非易失性隨機存儲器（nonvolatile?random?access?memory）。

相變隨機存儲器（Phase?change?random?access?memory、PCRAM）具有存儲單元尺寸小、非易失性、循環壽命長、穩定性好、功耗低、可嵌入功能強等有點，特別是優秀的尺寸微縮性能，被認為是下一代非易失性存儲技術的最佳解決方案之一。1968年奧弗辛斯基（Stanford?R.Ovshinsky）發表了第一篇描述基于相變理論的存儲器：材料由非晶態變成晶態，再變回非晶態的過程中，其非晶態和晶態表現出不同的光學特性和電學特性，因此利用相變材料的晶態和非晶態分別代表“0”和“1”以存儲數據。這一理論提出的四十多年后，2009年三星電子發布了512MB的PCRAM芯片測試樣品，在壽命和速度上其性能都極大地超越了傳統的FLASH技術，標志著PCRAM進入商用領域的新時代。國內，中國科學院上海微系統與信息技術研究所、中芯國際集成電路制造有限公司和超捷儲存技術股份有限公司正聯合研發PCRAM技術。

相變隨機存儲器的核心的是以碲基硫屬化合物（如Ge-Sb-Te、In-Sb-Te等）為基礎的相變材料。具有實用性的相變材料一般具有巖鹽或立方結構以及高配位數，具有低熔點可減少功耗，。In-Sb-Te材料具有巖鹽結構，且配位電子數大于4，是合適的相變材料。其晶態和非晶態具有明顯的光學特性變化和電阻變化，且可高速相變。尤其是一維納米線結構的In-Sb-Te納米線相變材料具有許多優勢：首先，此In-Sb-Te納米線結構相變隨機存儲器的熔點比塊體的熔點低，減少熱耗；其次，In-Sb-Te納米線相變隨機存儲器器件單元的體積比基于薄膜的器件的體積小，使得編程所需的電流小能量少；再次，In-Sb-Te納米線相變隨機存儲器很容易和二極管集合，減少工藝流程；最后，自組裝的In-Sb-Te納米線陣列可以滿足存儲器尺寸微縮所需要的高密度存儲。

已有的制備相變納米線的方法主要是改進的化學氣相沉積技術，如vapor–liquid–solid(VLS)法,金屬有機物化學氣相沉積法(MOCVD)。這些方法雖然通過氣態的初始化合物之間的氣相化學反應而形成固體物質沉積在基體上。但是VLS法一般需要很高的溫度，能耗大，且需要人工合成納米點作為線生長的種子；而后者MOCVD法，對原料要求較高，許多有機金屬化合物蒸氣有毒、易燃，反應副產物多，有時甚至影響晶體生長。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，是提供一種低成本、低能耗、工藝簡單的，能大量生產In-Sb-Te納米線的制備方法。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現：

一種碲基三元納米線及其陣列的制備方法，按照下述步驟進行：

步驟1，制備電解液：配制pH=2.2緩沖溶液，并向所述緩沖溶液中加入氯化銻、氯化銦和亞碲酸鉀，完全溶解均勻；

步驟2，準備電解池：將模板的一面導電作為工作電極，同時在電解池中設置參比電極和對電極，并將步驟1制備的電解液轉移至電解池中，然后將電解池密封通入惰性氣體，以除去電解液中的溶解氧；

步驟3，進行電化學沉積：選擇進行差分脈沖電沉積，一個脈沖循環參數為在-1.4V下沉積50—300ms，優選200—300ms，然后-0.4V下沉積50—200ms，優選100—200ms，依照脈沖循環參數連續進行沉積30—40分鐘。

在上述方法中，所述步驟1中，所述pH=2.2緩沖溶液按照下述方法進行準備：檸檬酸1.05g、氫氧化鈉0.42g、鹽酸0.8ml溶解在49.2ml水中，超聲分散成無色透明溶液。

在上述方法中，所述步驟1中，所述氯化銻、氯化銦和亞碲酸鉀分別為體系提供元素銻、銦和碲，三種元素的摩爾比為4：4：1，例如10mM氯化銻（SbCl₃）、10mM氯化銦（InCl₃）2.5mM亞碲酸鉀（K₂TeO₃）。