[發(fā)明專利]一種納米復合ZnO-ZnSb相變存儲薄膜材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN108075039B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設計）人: 王國祥;李超;聶秋華;沈祥;呂業(yè)剛;張亞文
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 何仲

本發(fā)明公開了一種納米復合ZnO?ZnSb相變存儲薄膜材料及其制備方法，特點是其材料化學結構式為(ZnSb)_100?x(ZnO)_x，0x20，其制備方法步驟如下：將ZnO陶瓷靶材安裝在磁控直流濺射靶上，將ZnSb合金靶材安裝在磁控射頻濺射靶上，將磁控濺射鍍膜系統(tǒng)的濺射腔室進行抽真空，然后通入高純氬氣直至濺射腔室內氣壓達到濺射所需起輝氣壓0.30Pa，然后固定ZnSb射頻靶濺射功率為35 W，調控ZnO直流靶濺射功率為3?21 W，在室溫下雙靶共濺射鍍膜，濺射厚度達180 nm后，即得到相變存儲薄膜材料，優(yōu)點是結晶溫度高、晶化速度快、非晶態(tài)/晶態(tài)電阻比高和可實現(xiàn)非晶態(tài)直接向穩(wěn)態(tài)晶相轉變。

技術領域

本發(fā)明涉及相變存儲材料技術領域，尤其是涉及一種納米復合ZnO-ZnSb薄膜材料及其制備方法。

背景技術

硫屬化合物薄膜材料廣泛用于電氣存儲器以及DVD中的光學數(shù)據(jù)存儲。這種硫屬化合物薄膜與其制成的玻璃類似，非晶狀態(tài)下表現(xiàn)出很高的紅外透過能力和高電阻性。然而，在激光脈沖或電脈沖作用下，致使結晶之后的硫族化物膜呈現(xiàn)出相當大的光反射率和導電性。由于其具有高速、高密度、低功耗、壽命長和可擴展性好等優(yōu)異的性能，硫屬化合物薄膜最有望作為存儲介質應用于下一代非易失性存儲器（PCM）。

位于GeTe-Sb₂Te₃三元結構圖中的Ge₂Sb₂Te₅（GST）是PCM中存儲介質中最流行的硫屬化合物薄膜材料之一，其優(yōu)異的電氣和光學性能結合了GeTe良好的熱穩(wěn)定性和Sb₂Te₃材料的快速相變能力。然而，仍存在著諸多缺點，比如：熔點高和結晶電阻低導致功耗相對較高，在汽車電子方面也存在著數(shù)據(jù)保持能力不足等問題。為解決這些問題，Al，Ag，Sn，Zn，In，W，O和N等元素先后被引入到GST中以試圖改善硫屬化合物GST薄膜的性能。然而，其以成核為主的結晶機理導致結晶速度仍然緩慢。

近來，研究人員通過對些許不含碲的二元化合物，如GaSb，InSb，SiSb和ZnSb等做了結晶方面的研究，發(fā)現(xiàn)其以生長方式為主的結晶機理展示出了更快速的相變速度。特別是ZnSb薄膜，比其他材料擁有更快結晶速度、更高結晶電阻、更高結晶溫度（高于250℃），更高的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性（在高于200℃情況下保持十年）和較低的熔化溫度（約500℃）。然而，在約250℃左右轉變?yōu)閬喎€(wěn)態(tài)ZnSb晶相和約350℃左右轉變?yōu)榉€(wěn)定的ZnSb相的兩步結晶行為將降低PCM相變層和電極之間界面可靠性。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種結晶溫度高、晶化速度快、非晶態(tài)/晶態(tài)電阻比高和可實現(xiàn)非晶態(tài)直接向穩(wěn)態(tài)晶相轉變的納米復合ZnO-ZnSb相變存儲薄膜材料及其制備方法。

本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種納米復合ZnO-ZnSb相變存儲薄膜材料，所述的相變存儲薄膜材料為介質材料ZnO與相變材料ZnSb的復合物，其化學結構式為 (ZnSb)_100-x(ZnO)_x，其中0x20。

所述的相變存儲薄膜材料化學結構式為(ZnSb)_81.8(ZnO)_18.2。

所述的相變存儲薄膜材料由ZnO陶瓷靶和ZnSb合金靶在磁控濺射鍍膜系統(tǒng)中通過雙靶共濺射獲得。

所述的相變存儲薄膜材料中相變材料ZnSb呈納米級顆粒均勻分散在介質材料ZnO中。