[發明專利]一種金屬摻雜的Ge-Sb-Te基多值存儲相變材料及相變存儲器

有效

• 申請號: 201480037056.2
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN105393375B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 繆向水;余念念;童浩;徐榮剛;趙俊峰;張樹杰
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

本發明提供了一種金屬摻雜的Ge?Sb?Te基多值存儲相變材料，通式為：M_x(Ge_aSb_bTe_c)_1?x,其中M為摻雜金屬元素，所述M為Cu、Ag和Zn中的至少一種，x代表M的原子個數百分比，0<x<20％，所述M均勻散布在Ge_aSb_bTe_c中。該相變材料在外加脈沖電壓或脈沖電流下，可實現非晶高阻態，非晶低阻態，晶態低阻態的三態存儲，各個狀態之間區分明顯且中間阻態可控性強，且獲取中間阻態所需的電場較小，能耗較低，獲得的中間阻態具有良好的穩定性，可重復性好。本發明實施例還提供了包含該金屬摻雜的Ge?Sb?Te基多值存儲相變材料的相變存儲器。

技術領域

本發明涉及相變存儲材料領域，特別是涉及一種金屬摻雜的Ge-Sb-Te基多值存儲相變材料及相變存儲器。

背景技術

相變存儲器由于表現出顯著的技術優勢，被國際半導體工業協會認為可取代閃存和動態隨機存儲等而成為未來半導體存儲器主流產品之一。目前，相變存儲器的研究主要集中在高速、低功耗等方面。為適應海量信息存儲的要求，相變存儲器的高密度存儲研究顯得尤為重要。

而實現高密度相變存儲器的傳統方法包括：減小相變單元面積和減小外圍電路面積，前者需要對器件結構進行改進以及受到光刻尺寸的限制；后者需對集成電路設計優化。如果能夠充分利用相變材料在晶態和非晶態之間電阻的差異(通常為幾十倍到上百倍)實現大于2位的多值存儲，則可避開上述傳統方法的問題。這樣就可以基于現有的相變存儲器光刻技術和集成電路設計而大大擴充存儲容量。

目前，業內報道的多值存儲材料多為主流相變材料(Ge-Sb-Te基相變材料)摻雜非金屬元素或摻雜非主流相變材料，前者存在中間阻態難以控制、所需電場大，能耗高等缺點，后者則存在相變性能較差，中間態不穩定等缺點。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例第一方面提供了一種金屬摻雜的Ge-Sb-Te基多值存儲相變材料，用以解決現有技術中多值存儲材料存在的相變性能較差、中間態不穩定、能耗高等問題。

第一方面，本發明實施例提供了一種金屬摻雜的Ge-Sb-Te基多值存儲相變材料，所述存儲相變材料的通式為：M_x(Ge_aSb_bTe_c)_1-x，其中M為摻雜金屬元素，所述M為Cu、Ag和Zn中的至少一種，x代表M的原子個數百分比，0＜x＜20％，所述M均勻散布在Ge_aSb_bTe_c中。

本發明實施方式中，所述相變材料為M_x(Ge₂Sb₂Te₅)_1-x。

本發明實施方式中，所述相變材料為M_x(Ge₁Sb₂Te₄)_1-x。

本發明實施方式中，所述相變材料為M_x(Ge₂Sb₂Te₄)_1-x。

本發明實施方式中，所述相變材料為M_x(Ge₃Sb₄Te₈)_1-x。

本發明實施方式中，通過給所述相變材料施加脈沖電壓或脈沖電流，所述相變材料可在非晶高阻態、非晶低阻態、晶態低阻態三種不同狀態之間轉換，從而實現多值存儲。