[發(fā)明專利]一種Hf-Te-M選通管材料、選通管單元及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310383982.6
• 申請日: 2023-04-10
• 公開（公告）號: CN116568125A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐明;王歡;繆向水;辜融川;麥賢良
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H10N70/00
• 分類號: H10N70/00;H10N70/20
• 代理公司: 武漢華之喻知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42267
• 代理人: 曹葆青;方放

本發(fā)明屬于微納電子技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種Hf?Te?M選通管材料、選通管單元及其制備方法。選通管材料為至少包括Hf及Te的化合物，選通管材料的化學(xué)通式為Hfsubgt;x/subgt;Tesubgt;y/subgt;Msubgt;100?x?y/subgt;，其中M包括摻雜材料，且5≤x≤55，45≤y≤90，0≤100?x?y≤15。本發(fā)明的選通管材料選用Hfsubgt;x/subgt;Tesubgt;y/subgt;材料，該材料用于選通管單元時具有漏電流小的優(yōu)點，有利于降低在相變存儲器三維集成中的串?dāng)_。本發(fā)明的選通管以Hf?Te合金為基底材料摻入摻雜材料M，可以調(diào)節(jié)和優(yōu)化該選通管材料制作的選通管單元的開通電流、閾值電壓及漏電流等；可以提高選通管單元的熱穩(wěn)定性、循環(huán)特性以及可重復(fù)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納電子技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種Hf-Te-M選通管材料、選通管單元及其制備方法。

背景技術(shù)

信息的保存與傳播是人類文明延續(xù)的重要媒介，邁入21世紀(jì)后，隨著計算機(jī)性能以及人工智能技術(shù)的突破，產(chǎn)生了海量的信息數(shù)據(jù)，預(yù)計數(shù)據(jù)總量在幾年內(nèi)就將超出全球存儲能力的總和。為了滿足人類對信息日益增長的需求，信息存儲產(chǎn)業(yè)將迎來新一輪的技術(shù)革命。然而傳統(tǒng)CMOS微縮已經(jīng)接近物理和成本上的極限，按現(xiàn)有的發(fā)展趨勢，摩爾定律即將走到終點。對于存儲芯片而言，為了打破存儲器發(fā)展的瓶頸與桎梏，急需發(fā)展具有高速、高可靠性以及高密度等特性的新型存儲器。

相比閃存存儲器，相變存儲器具有存儲密度大、刷寫次數(shù)多、讀寫速度快等優(yōu)勢，有望替代閃存存儲器成為下一代商用存儲器。在大規(guī)模存儲陣列中，存儲器單元需要與選通管器件相連，不僅可以解決漏電流問題，而且堆疊式結(jié)構(gòu)能夠極大提升存儲密度。其中，最有前途的非基于非晶硫系材料的選通管莫屬了。

自上世紀(jì)60年代首次發(fā)現(xiàn)閾值轉(zhuǎn)換特性的材料，至今已發(fā)現(xiàn)了一系列具有閾值轉(zhuǎn)變特性的硫系化合物材料。目前主流的硫系化合物選通材料有GeSAsTe(專利文獻(xiàn)CN111725395A)和GeTeSeAs(專利文獻(xiàn)CN106601907A)等材料，但是存在制備工藝復(fù)雜、易發(fā)生分相、閾值電壓大、漏電流大等缺點。專利文獻(xiàn)(CN115084369A)提到的選通管材料In_xTe_yM_100-x-y，以In-Te合金為基底材料進(jìn)行摻雜，但該基底材料能帶間隙較小，關(guān)態(tài)電阻較大，存在漏電流偏大的問題。因而需要尋找新的性能優(yōu)異的選通管材料。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種Hf-Te-M選通管材料、選通管單元及其制備方法，解決了現(xiàn)有存在的選通管材料制備工藝復(fù)雜、閾值電壓大、漏電流偏大等問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種Hf-Te-M選通管材料，所述選通管材料為至少包括Hf及Te的化合物，所述選通管材料的化學(xué)通式為Hf_xTe_yM_100-x-y，其中M包括摻雜材料，且5≤x≤55，45≤y≤90，0≤100-x-y≤15。

優(yōu)選地，所述摻雜材料包括C、N、As、Si、Zn、Al、Zr、Cr、Sc、Ti、Ga和Y中的至少一種。

優(yōu)選地，所述選通管材料以Hf-Te合金為基底材料進(jìn)行摻雜，摻雜M材料用于改善Hf-Te合金材料的開通電流、閾值電壓、漏電流、熱穩(wěn)定性、耐久性或循環(huán)特性中的至少一種性能。

優(yōu)選地，所述選通管材料在電信號的操作下可實現(xiàn)高阻態(tài)到低阻態(tài)的瞬時轉(zhuǎn)變，當(dāng)撤去電信號后，所述選通管材料瞬時自發(fā)返回到高阻態(tài)。

另一方面，本發(fā)明提供了一種選通管器件單元，所述選通管器件單元包括：

選通管材料功能層，包括所述選通管材料；

底電極層，位于所述選通管材料功能層的下表面；

頂電極層，位于所述選通管材料功能層的上表面。