[發明專利]低密度變化的超晶格相變薄膜、相變存儲器及其制備方法

有效

• 申請號: 201911033437.4
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110931635B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 程曉敏;馮金龍;徐明;徐萌;繆向水
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 趙偉

1.一種低密度變化的超晶格相變薄膜，其特征在于，包括在晶化過程中具有正密度變化的第一相變層以及在晶化過程中具有負密度變化的第二相變層；

所述第一、第二相變層交替堆疊形成周期性結構，該第二相變層采用鉻鍺碲三元合金材料；第二相變層與第一相變層的厚度之比為兩者在相變過程中密度變化之比的倒數的絕對值。

2.如權利要求1所述的超晶格相變薄膜，其特征在于，所述第一相變層采用Sb單質、Ge-Te二元化合物、Ge-Sb二元化合物、Sb-Te二元化合物、Bi-Te二元化合物、In-Se二元化合物、Ge-Sb-Te三元化合物、Ge-Bi-Te三元化合物、Ge-Sb-Bi-Te四元化合物或者它們經元素摻雜形成的化合物中的任意一種；

摻雜的元素為C、Cu、N、O、Si、Sc、Ti、Ag、In中的至少一種。

3.如權利要求2所述的超晶格相變薄膜，其特征在于，所述第二相變層采用CrGeTe₃；

第一相變層采用GeTe、Sb₂Te₃、Bi₂Te₃、Ge₂Sb₂Te₅、Ge₁Sb₂Te₄中的任意一種。

4.一種相變存儲器，其特征在于，包括權利要求1-3任一項所述的超晶格相變薄膜，還包括上電極和下電極，所述超晶格相變薄膜設置于上電極、下電極之間。

5.如權利要求4所述的相變存儲器，其特征在于，還包括襯底層、絕緣層和加熱層；

所述襯底層和絕緣層之間設置下電極，所述絕緣層的內部開設有用于填充加熱層的通孔；所述加熱層用于連通所述下電極和超晶格相變薄膜中的相變材料層。

6.如權利要求5所述的相變存儲器，其特征在于，所述上電極、下電極的材料選自Al、W、Ag、Cu、Au、Pt、Ti₃W₇中的任意一種；

所述絕緣層的材料選自SiO₂、SiC、(ZnS)_x(SiO₂)_100-x中的任意一種；其中，x為大于0小于100的整數；

所述加熱層的材料選自W、TiN、Ti₃W₇中的任意一種。

7.一種相變存儲器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

在襯底層表面依次沉積下電極和絕緣層；

在所述絕緣層內部刻蝕通孔且所述通孔貫穿絕緣層與所述下電極表面接觸，在所述通孔內部沉積加熱層；

在所述加熱層和絕緣層表面交替沉積第一相變層和第二相變層，形成低密度變化的超晶格相變薄膜；所述第一相變層在晶化過程中具有正密度變化，所述第二相變層采用在晶化過程中具有負密度變化的鉻鍺碲三元合金材料；第二相變層與第一相變層的厚度之比為兩者在相變過程中密度變化之比的倒數的絕對值；

在所述超晶格相變薄膜的表面沉積上電極。

8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述第二相變層采用CrGeTe₃；

所述第一相變層采用GeTe、Sb₂Te₃、Bi₂Te₃、Ge₂Sb₂Te₅、Ge₁Sb₂Te₄中的任意一種。