[發(fā)明專利]一種高性能鍺銻碲相變薄膜材料及其制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710602013.X | 申請日： | 2017-07-21 |
| 公開（公告）號： | CN107425118A | 公開（公告）日： | 2017-12-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 胡超權(quán);李超;于曉;鄭偉濤 | 申請（專利權(quán)）人： | 吉林大學(xué) |
| 主分類號： | H01L45/00 | 分類號： | H01L45/00 |
| 代理公司： | 合肥順超知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)34120 | 代理人： | 何晶晶 |
| 地址： | 130000 吉*** | 國省代碼： | 吉林;22 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 性能 鍺銻碲 相變 薄膜 材料 及其 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及相變材料領(lǐng)域，具體涉及一種高性能鍺銻碲相變薄膜材料及其制備方法。
背景技術(shù)
基于硫系相變材料的相變存儲器利用材料在晶態(tài)和非晶態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的光/電巨大差異來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入和擦除，因此提高其存儲性能是現(xiàn)在存儲器研究的一個熱點(diǎn)。目前成功應(yīng)用在存儲器中的相變材料多為鍺銻碲三元合金，尤其以綜合性能優(yōu)異的Ge2Sb2Te5(GST)應(yīng)用范圍最廣。但是GST本身仍存在兩個不利于存儲性能的關(guān)鍵問題：一是非晶態(tài)電阻漂移系數(shù)大(0.1-0.13左右)，致使存儲器因GST電阻不穩(wěn)定發(fā)生數(shù)據(jù)丟失等問題，嚴(yán)重降低存儲密度和穩(wěn)定性；二是中間電阻態(tài)所處的溫度區(qū)間過窄(160℃-250℃)，電阻變化速率大(2.48Ω/100℃)，導(dǎo)致器件在讀取數(shù)據(jù)的過程中分辨率差，抑制了多級存儲功能的實(shí)現(xiàn)。因此，如何降低非晶態(tài)電阻漂移、提高中間電阻態(tài)的溫度范圍以及降低電阻下降速率對提高存儲性能至關(guān)重要。
目前降低非晶態(tài)電阻漂移并提高中間電阻態(tài)溫度范圍的技術(shù)難點(diǎn)主要集中在四個方面：(1)已有研究對電阻漂移產(chǎn)生的原因仍不明確，所以如何降低電阻漂移工作進(jìn)展一直緩慢，并沒有一種切實(shí)有效的方法大幅度降低電阻漂移系數(shù)；(2)存在中間電阻態(tài)的原因仍不清楚，如何控制中間電阻態(tài)更是缺少相關(guān)報道，造成延長中間電阻態(tài)溫度范圍、降低電阻下降速率，以獲得較寬溫度范圍十分困難；(3)除了電阻漂移和中間電阻態(tài)區(qū)間以外，結(jié)晶溫度和電阻對比度也是重要性質(zhì)。高的結(jié)晶溫度使GST更適用于高溫環(huán)境下工作，非晶、結(jié)晶兩相電阻的對比度越大，越利于提高存儲密度。如何降低非晶態(tài)電阻漂移系數(shù)、延長中間電阻態(tài)溫度范圍以及降低電阻下降速率的同時提高GST的結(jié)晶溫度與非晶、結(jié)晶兩相電阻的對比度也極具挑戰(zhàn)；(4)這種改性方法要保持沉積態(tài)為非晶狀態(tài)，同時要具備最基本的非晶-結(jié)晶轉(zhuǎn)變特性以研究準(zhǔn)平臺區(qū)間的溫度范圍。因此，同時解決上述4個技術(shù)難題可以獲得低電阻漂移系數(shù)、高分辨率、高結(jié)晶溫度及高存儲密度的相變材料，但這大大提高了研究難度和復(fù)雜性，使相變存儲技術(shù)取代現(xiàn)有技術(shù)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
發(fā)明內(nèi)容
(一)解決的技術(shù)問題
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高性能鍺銻碲相變薄膜材料及其制備方法，本發(fā)明制備的鍺銻碲相變薄膜材料具有極低的非晶態(tài)電阻漂移系數(shù)、大的中間電阻態(tài)溫度范圍、低的電阻下降速率、而且在提高結(jié)晶溫度與非晶、結(jié)晶兩相電阻對比度的同時能保持非晶-結(jié)晶轉(zhuǎn)變特性。
(二)技術(shù)方案
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
一種高性能鍺銻碲相變薄膜材料，所述鍺銻碲薄膜相變材料通過摻雜氮元素來改性，所述氮元素?fù)诫s含量為5.84-10.90％。
進(jìn)一步地，所述鍺銻碲薄膜相變材料通過摻雜氮元素來改性，所述氮元素?fù)诫s含量為10.04-10.90％。
其中，上述高性能鍺銻碲相變薄膜材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將基片按照順序分別在丙酮、乙醇和去離子水中進(jìn)行超聲清洗后，烘干待用；
(2)在磁控濺射鍍膜系統(tǒng)中，將步驟(1)準(zhǔn)備好的基片放置在基托上，將Ge2Sb2Te5合金靶材安裝在磁控射頻濺射靶中，并將磁控濺射鍍膜系統(tǒng)的濺射腔室抽真空至4×10-4Pa，然后向?yàn)R射腔室內(nèi)通入高純Ar和高純N2直至濺射腔室內(nèi)氣壓達(dá)到0.5Pa；
(3)濺射時控制靶基距為固定值55mm，濺射溫度為室溫，濺射時背底壓強(qiáng)為4×10-4Pa，工作壓強(qiáng)為0.5Pa，偏壓為0V，濺射功率為60W，濺射保護(hù)氣體為Ar，濺射氣體為N2，濺射時控制N2流量占N2和Ar總流量的百分?jǐn)?shù)，濺射結(jié)束后得到摻雜氮元素的Ge2Sb2Te5樣品。
進(jìn)一步地，所述步驟(1)中的基片為雙面拋Si(001)片。
進(jìn)一步地，所述步驟(2)中的N2和Ar體積百分比純度均達(dá)到99.99％。
進(jìn)一步地，所述步驟(3)中的濺射時長為25min。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于吉林大學(xué)，未經(jīng)吉林大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201710602013.X/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
