[發明專利]鋅鉍碲異質相變納米線材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710422094.5
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107359239B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 翟繼衛;陳施諭
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;B82Y30/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳亮

本發明涉及鋅鉍碲異質相變納米線材料及其制備方法和應用，該材料為內外兩層結構，外層由ZnBi₂Te₃納米片或納米棒堆疊組成，內層由Zn納米線組成，其制備方法的特點為利用固液氣(VLS)方法，將Zn粉放置在Bi₂Te₃粉的前端，使之先形成Zn納米線，然后在Zn納米線上生長出ZnBi₂Te₃納米片或納米棒，從而整體形成Zn/ZnBi₂Te₃異質結構納米線。與現有技術相比，本發明可以作為高熱穩定性，低PCRAM的操作功耗的相變存儲器關鍵材料。

技術領域

本發明涉及微電子技術領域材料，尤其是涉及一種鋅鉍碲異質相變納米線材料及其制備方法和應用。

背景技術

進入二十一世紀以來，信息呈現海量化、數字化和網絡化的爆炸式增長，信息化水平已經成為衡量一個國家和地區現代化發展水平的重要標志。信息化是推動城市化、工業化的核心驅動力，而集成電路芯片是信息化的基石。近年來，半導體存儲器的市場份額逐年增加，已經占據整個集成電路的四分之一左右。半導體存儲器包括易失性存儲器和非易失性存儲器。易失性存儲器是指電源關閉后不能保留所存數據的存儲器，如動態隨機存儲器(Dynamic Random Access Memory，縮寫為DRAM)和靜態隨機存儲器(Static RandomAccess Memory，縮寫為SRAM)。DRAM是以一個電容和一個晶體管排成二維矩陣，主要依靠電容內存儲電荷的多少來作為數據存儲的邏輯態。由于電容的漏電現象，導致電容的電位差不足而使記憶消失，因此DRAM需要定時刷新以給電容器充電，被稱為“動態”存儲器，其優點是結構簡單，存儲密度非常高，缺點是訪問速度較慢，耗電量較大。SRAM利用晶體管來存儲數據，每一位通常需要六個晶體管，但是一次可以讀取記憶單元內的所有數值，與DRAM相比，SRAM的速度較快，但在相同面積中SRAM的容量要比DRAM小。非易失性存儲器是指當電流關掉后，所存儲的數據不會消失的數據存儲器，主要包括閃存存儲器(FLASH)、鐵電存儲器(Ferroelectric Random Access Memory，縮寫為FeRAM)、磁隨機存儲器(Magnetic RandomAccess Memory，縮寫為MRAM)、電阻隨機存儲器(Resistance Random Access Memory，縮寫為RRAM)和相變存儲器(Phase Change Random Access Memory，縮寫為PCRAM)。半導體存儲器主要以速度、功耗、價格、循環壽命和非揮發性等指標衡量其水平，目前，還沒有一種理想的半導體存儲器使其存儲性能既具有DRAM的高密度低成本、SRAM的高速度、閃存的數據非揮發性，同時又具有可靠性高、操作電壓低、功耗小等優點。相變存儲器(Phase ChangeRandom Access Memory，縮寫為PCRAM)。在各種新型存儲器中，已經被公認為是下一代最有希望的存儲器之一。

現在越來越多的人意識到，減小PCM的體積對減小RESET所需的電流至關重要，這樣能夠減少功耗，從而提高存儲器的存儲速度。使用一維納米結構，如納米線(NanoLett.2013,13,543-549)，能夠自上而下的提高器件的性能。由于其獨特的一維幾何形狀，電流和局部熱效應非常集中。研究表明，部分納米線材料能在低功耗的條件下，實現納秒級別的相轉變，這樣也證明了納米線是一種有前景的數據存儲器件。Bi₂Te₃納米線具有較好的熱電性能，在相變存儲器中應用，其具有較低的功耗和較高的熱穩定性，但是其在脈沖電壓下的RESET電壓較高(Adv.Mater.2011,23,1871–1875)。