[發(fā)明專利]金屬硫?qū)僭鼗锏倪B續(xù)薄膜

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980056165.1
• 申請(qǐng)日: 2019-09-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112639975A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅建平;傅淑梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新加坡國(guó)立大學(xué)
• 主分類號(hào): G11C11/22
• 分類號(hào): G11C11/22;C01B19/04;C01B17/00;C23C14/24;H01L27/115
• 代理公司: 隆天知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 吳小瑛;張福根

提供了一種包含金屬硫?qū)僭鼗锏倪B續(xù)薄膜，其中所述金屬選自第13或14周期族，并且硫?qū)僭厥牵毫?S)、硒化物(Se)或碲(Te)，并且其中所述薄膜的厚度≤20nm。還提供了形成連續(xù)薄膜的方法。在特定實(shí)施方案中，使用分子束外延(MBE)從兩種前體(In₂Se₃和Se)生長(zhǎng)硒化銦(In₂Se₃)薄膜，并且所述薄膜用于制造鐵電電阻式存儲(chǔ)設(shè)備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬硫?qū)僭鼗锏倪B續(xù)薄膜。本發(fā)明還涉及一種包含該薄膜的不對(duì)稱結(jié)以及制造該薄膜的方法。

背景

鐵電薄膜在非易失性存儲(chǔ)器應(yīng)用中引起了極大的興趣，并且由于其具有快速切換速度、高開(kāi)-關(guān)比和無(wú)損讀出的前景，因此可以用于鐵電肖特基二極管或鐵電隧穿結(jié)(tunnelling junction)。

具有極化調(diào)節(jié)的肖特基勢(shì)壘的鐵電肖特基二極管(FSD)有望用于電阻式切換存儲(chǔ)器(resistive switching memory)，但其在開(kāi)/關(guān)比和讀出電流密度方面的性能比鐵電隧穿結(jié)(FTJ)差得多。這是因?yàn)榛谘趸锏蔫F電材料的絕緣性質(zhì)限制了最大二極管電流，這妨礙了使用讀出放大器(sense amplifier)(尤其是在小型化電路元件中)對(duì)存儲(chǔ)器狀態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定檢測(cè)。然而，由于存在去極化場(chǎng)，該去極化場(chǎng)強(qiáng)烈抑制薄材料中的自發(fā)極化，因此使用更薄的材料來(lái)改善電流密度會(huì)損害鐵電性質(zhì)。因此，理想的鐵電材料應(yīng)當(dāng)具有適度的帶隙，并且在按比例縮減到超薄水平時(shí)還應(yīng)當(dāng)具有保持自發(fā)的面外極化的能力。2D硒化銦(α-In₂Se₃)表現(xiàn)出自發(fā)的電極化。其獨(dú)特的非中心對(duì)稱晶體結(jié)構(gòu)通過(guò)偶極子鎖定實(shí)現(xiàn)了面內(nèi)和面外極化的固有穩(wěn)定，從而產(chǎn)生用于諸如電子皮膚和能量收集單元(energy-harvestingcell)等應(yīng)用的多向壓電性，以及用于可切換二極管器件的鐵電性。In₂Se₃的鐵電性質(zhì)可以在光電、光伏和熱電應(yīng)用中提供額外的控制。然而，迄今為止，In₂Se₃已經(jīng)用于使用銦元素源的厚膜中，而僅使用化學(xué)氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)方法生長(zhǎng)孤立的微米級(jí)α-In₂Se₃晶體。

因此，需要金屬硫?qū)僭鼗锏倪B續(xù)薄膜。

發(fā)明概述

本發(fā)明試圖解決這些問(wèn)題，和/或提供一種包含金屬硫?qū)僭鼗锏倪B續(xù)薄膜。本發(fā)明還提供了一種制備包含金屬硫?qū)僭鼗锏倪B續(xù)薄膜的方法。

根據(jù)本發(fā)明的薄膜可以包含任何合適的金屬硫?qū)僭鼗铩＠纾饘倭驅(qū)僭鼗锟梢允荌n₂Se₃。尤其是，具有適度的帶隙和通過(guò)偶極子鎖定而穩(wěn)定的穩(wěn)健的鐵電性質(zhì)的二維α-相硒化銦(In₂Se₃)對(duì)于多向壓電和可切換光電二極管應(yīng)用可能是一個(gè)極好的選擇。

根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種包含金屬硫?qū)僭鼗锏倪B續(xù)薄膜，其中所述金屬選自第13或14周期族，并且硫?qū)僭貫椋毫?S)、硒化物(Se)或碲(Te)，且其中薄膜的厚度≤20nm。

根據(jù)一個(gè)特定方面，金屬可以是但不限于：銦(In)、鎵(Ga)、錫(Sn)、鍺(Ge)或其合金。

薄膜可以包含任何合適的金屬硫?qū)僭鼗铩＠纾饘倭驅(qū)僭鼗锟梢赃x自但不限于In₂Se₃、In₂S₃、Ga₂Se₃、Ga₂S₃、SnS、SnSe、GeSe、In₂Te₃、SnTe、GeTe、GaTe或其組合。