一種Sb-Te-Ti相變存儲材料及Ti-Sb₂Te相變存儲材料的制作方法

專利名稱：一種Sb-Te-Ti相變存儲材料及Ti-Sb₂Te相變存儲材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及相變材料及其制備方法，尤其是可用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變薄膜材料。
背景技術：
相變存儲器(PCRAM)原理是以硫系化合物為存儲介質，利用電能(熱量)使材料在晶態(低阻)與非晶態(高阻)之間相互轉換實現信息的寫入與擦除，信息的讀出靠測量電阻的大小，比較其高阻“1”還是低阻“0”來實現的。Sb-Te系列相變材料結晶過程以晶粒生長占主導，因此相變速率快，而且熔點比 GST(Ge2Sb2Te5)低，因此所需功耗低。然而Sb-Te系列相變材料同時也存在結晶溫度低，熱穩定性差，數據保持力差等缺點。作為新興的非揮發性存儲器的相變存儲器(PCRAM)，具有易失性、循環壽命長，功耗低，存儲速度快以及制造工藝簡單等優點，因此被廣泛研究。新興的相變存儲器以硫系化合物為存儲介質，利用電脈沖使材料在非晶態(高阻)與晶態(低阻)之間相互轉化，伴隨較大的電阻變化，從而實現信息的寫入和擦除。在相變存儲器的研發中，如何提高數據保持力以及降低器件功耗一直都是研究的重點。富Sb的Sb-Te系列相變材料具有非常快的結晶速率，但是由于Sb含量的增加，數據保持力降低，熱穩定性差，需要對此進行摻雜改性。為了能提高其熱穩定性，且保持高速相變的優點，摻入的雜質應與Sb-Te不產生新的化合物。

發明內容
本發明的目的主要在于提供一種用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變材料，以提高相變材料的熱穩定性、非晶態電阻，降低材料的Reset電流與熔化溫度等。本發明還提供了一種用于相變存儲器的摻Ti的Ti-Sb2Te相變存儲材料，其中Ti 的原子百分比小于50%，以提高材料的熱穩定性、熱導率及熔點。本發明的用于相變存儲器的摻Ti-Sb2Te相變存儲材料，Ti的存在一方面抵制了相變材料晶粒的長大，提升了材料的電阻率和結晶溫度，增加了相變材料的熱穩定性；另一方面相變材料的熱導率與熔點也變小，這有利于減小相變存儲器的功耗。為了解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案來實現一種用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變存儲材料，是在Sb-Te相變材料的基礎上摻入Ti而成，其化學通式為SbxTeyTi1QQ_x_y，其中0<x<80，0<y< 100-χο本發明化學通式中元素的右下角部分代表摩爾比。較佳的，所述χ的取值范圍為45彡χ彡72，y的取值范圍為5彡y彡45。所述Sb-Te-Ti相變存儲材料中，摻入的Ti與Sb、Te均成化學鍵。較佳的，所述Sb-Te-Ti相變存儲材料為Sb-Te-Ti相變薄膜材料。優選的，所述 Sb-Te-Ti相變薄膜材料的厚度為100-250nm。
較佳的，所述Sb-Te-Ti相變存儲材料采用電脈沖作用實現電阻率的可逆轉變。較佳的，所述Sb-Te-Ti相變存儲材料采用激光脈沖作用實現光學反射率的可逆轉變。所述Sb-Te-Ti相變存儲材料的結晶溫度得到大幅度提升，熱穩定性增強，數據保持力增強。所述Sb-Te-Ti相變存儲材料的非晶態電阻降低，晶態電阻升高。本發明的上述的用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變存儲材料，所述Sb-Te相變存儲材料為Sb2Te相變存儲材料，在Sb2Te相變存儲材料中摻入Ti后獲得的Sb-Te-Ti相變存儲
材料為TiIb2Te相變存儲材料，所述化學通式axTeyTi1(l(l_x_y中，y=-x，Ti的原子百分含量
小于50%。較佳的，所述Ti-Sb2Te相變存儲材料中，Ti的原子百分含量在2% -20%之間。較佳的，所述Ti-Sb2Te相變存儲材料中，Ti原子替代Sb原子的位置，且沒有分相。較佳的，所述Ti-Sb2Te相變存儲材料采用電脈沖作用實現電阻率的可逆轉變。較佳的，所述Ti-Sb2Te相變存儲材料采用激光脈沖作用實現光學反射率的可逆轉變。較佳的，所述Ti-Sb2Te相變存儲材料的高阻態比低阻態的電阻值至少大1倍。較佳的，所述Ti-Sb2Te相變存儲材料的結晶溫度得到大幅度提升。較佳的，所述Ti-Sb2Te相變存儲材料晶粒較小(與SlD2Te的晶粒相比)，且沒有產生分相。較佳的，所述Ti-Sb2Te相變存儲材料通過控制摻入Ti的含量來控制所述相變存儲材料的結晶溫度、熔點或電阻率。較佳的，所述Ti-Sb2Te相變存儲材料的熔點和熱導率降低。較佳的，所述Ti-Sb2Te相變存儲材料中，摻入不同原子百分含量的Ti的Ti-Sb2Te 相變存儲材料，其電阻率變化可達4個數量級。本發明的Sb-Te-Ti相變存儲材料的制備方法，包括如下步驟按照化學通式釙xTeyTi1QQ_x_y中釙和k的配比采用^Jey合金靶以及Ti靶共濺射獲得所述Sb-Te-Ti相變存儲材料。較佳的，所述共濺射的濺射條件為在共濺射過程中同時通入純度為99. 999%以上的Ar氣，SbxTey合金靶采用射頻電源，Ti靶采用直流電源。優選的，所述射頻電源功率為25W，所述直流電源功率為15W。較佳的，共濺射時，所述SbxTey合金靶起輝后，再打開Ti靶電源。較佳的，所述共濺射的時間為15分鐘-50分鐘。所獲得的Sb-Te-Ti相變存儲材料為相變薄膜材料，其薄膜的厚度為 100nm-250nm。本發明所使用的濺射儀器為本領域現有技術中常規的濺射裝置。本發明還提供了一種基于Sb-Te-Ti相變存儲材料的相變器件單元。較佳的，所述Sb-Te-Ti相變存儲材料為摻Ti的Ti-Sb2Te相變存儲材料。較佳的，所述基于Ti-Sb2Te相變存儲材料的相變器件單元的高低阻比值大于一個數量級。較佳的，所述基于Ti-Sb2Te相變存儲材料的相變器件單元具有非常快的Set操作速度(ns數量級)。較佳的，所述基于Ti-Sb2Te相變存儲材料的相變器件單元具有高的重復操作次數。本發明的有益結果在于本發明在Sb-Te相變存儲材料的基礎上摻入Ti，Ti與Sb、Te均成鍵，摻Ti后所得的Sb-Te-Ti相變存儲材料的結晶溫度升高，數據保持力提升，熱穩定性增強。晶態電阻升高，Reset功耗降低。本發明的Ti-Sb2Te相變存儲材料，Ti原子替代Sb原子的位置，且沒有分相； Ti-Sb2Te相變存儲材料分布均勻，晶粒較小；其結晶溫度得到大幅度提升，熱穩定性和數據保持力增強；其熔點和熱導率降低；且摻入不同原子百分含量的Ti的Ti-Sb2Te相變存儲材料，其電阻率變化可達4個數量級。


圖1為實施例1中不同升溫速率的Sb6tlTe3Jiltl薄膜的方塊電阻與溫度的關系曲線。圖2為實施例1中Sb6ciI^3ciTiltl薄膜在不同溫度下保持的時間。圖3為實施例1中Sb6tlTe3tlTiltl薄膜的結晶激活能以及10年保持溫度。圖4為實施例1中基于Sb6tlT^lTiltl薄膜的相變器件單元的電壓一電阻曲線。圖5為實施例6中升溫速率為10°C /min的摻10% Ti的TiIb2Te的方塊電阻與溫度的關系曲線。圖6為實施例6中^D2Te和摻10% Ti的TiIb2Te在250°C退火5分鐘后的X射線衍射結果。圖7為實施例6中摻10% Ti的Ti-Sb2Te的數據保持力。圖8為實施例6中基于10% Ti的Ti-Sb2Te相變材料的相變存儲器的電阻與電壓的關系曲線。
具體實施例方式下面結合具體實施例進一步闡述本發明，應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的保護范圍。實施例1制備Sb6Je3ciTiltl納米復合相變材料本實施例中的納米復合相變材料采用Sb6tlTe3tl合金靶與Ti靶共濺射獲得。其具體制備條件為在共濺射過程中同時通入純度為99. 999%的Ar氣，Sb6Je3tl靶采用射頻電源， Ti靶采用直流電源，所采用的射頻電源功率為25W，所采用的直流電源功率為15W。Sb2Te靶起輝后，再打開Ti靶電源。共濺射時間為20分鐘，薄膜厚度大約在170nm。將本實施例所獲得的Sb6J^3ciTiici納米復合相變材料經檢測獲得圖1-3 圖1為不同升溫速率的Sb6Je3Jiltl方塊電阻與溫度的關系曲線圖。所用的升溫速率分別從10°c /min-50°c /min。在升溫速率10°C /min為純的Sb6Je3tl的結晶溫度大約為130°C，摻入Ti后，結晶溫度大約為212°C，比原來的高80多度。升溫速率越高，結晶溫度越高，這是由于升溫速率快，原子來不及擴散，因此結晶所需的時間變長。圖2為Sb6tlT^1Tiltl薄膜在不同溫度下保持的時間圖。保持力是相變材料致關重要的一個特性，是衡量此相變材料能不能直接應用的重要參數之一。由上面討論可知， Sb60Te30Ti10的結晶溫度為212°C，因此取保持力的測試溫度點分別為195°C、200°C、205°C、 210°C，參見圖2。這是由于保持力的測試溫度點必須在結晶溫度以下，保持力是用來表征非晶態的熱穩定性，當測試溫度點高于結晶溫度時在升溫的過程中相變材料已經結晶，因此不能測試出此非晶態的保持時間。這里失效時間的定義為當薄膜電阻下降到剛升到測試溫度點所對應的初始電阻的一半所對應的時間。經測試可得，在195°C、200°C、205°C、210°C所對應的失效時間分別為1560s、610s、275s、70s，即溫度越低，失效時間越長。圖3中，根據阿列紐斯公式可以推算出保持時間所對應的溫度為137°C，比 GST(850C )高52°C。汽車電子10年保持力為120度，因此基于Sb6Je3ciTiltl相變材料的相變存儲器能夠滿足這種需求。在得到10年保持溫度的同時，我們也可以得到Sb6tlT^lTiltl結晶激活能。Sb6tlTe3Jiltl的結晶激活能為3. kv，相比于GST (2. ;3ev) ^ 1. 2ev0結晶激活能的增加有利于非晶態的熱穩定性。圖4為實施例1中基于Sb6Je3Jiltl薄膜的相變器件單元的電壓一電阻曲線。測試所用電壓脈沖為300ns，脈沖下降沿為30ns。從圖4可知，從非晶到多晶所需的電壓為 1. IV，從晶態到非晶所需的電壓為3. 5V。因此本實施例的Sb6Je3Jiltl納米復合相變材料可以在電壓脈沖作用實現可逆相變。本實施例的Sb6Je3Jiltl納米復合相變材料在脈沖激光加熱條件下，其結構可在非晶與多晶之間可逆轉變，從而實現光學反射率的可逆轉變。實施例2制備Sb72Te18Tiltl納米復合相變材料本實施例中的納米復合相變材料采用Sb72Tew合金靶與Ti靶共濺射獲得。其具體制備條件為在共濺射過程中同時通入純度為99. 999%的Ar氣，Sb72Tew靶采用射頻電源， Ti靶采用直流電源，所采用的射頻電源功率為25W，所采用的直流電源功率為15W。Sb72Te18 靶起輝后，再打開Ti靶電源。共濺射時間為30分鐘，薄膜厚度大約在200nm。將本實施例所獲得的Sb72Te18Tiltl納米復合相變材料經檢測可知從所獲得的Sb72Te18Tiltl納米復合相變材料不同升溫速率的Sb8tlTeiciTiltl方塊電阻與溫度的關系曲線圖可知升溫速率越高，結晶溫度越高。所獲得的Sb72Te18Tiltl納米復合相變材料的測試溫度越低，失效時間越長。所獲得的Sb72Te18Tiltl納米復合相變材料具有10年的保持溫度，在得到10年保持溫度的同時，Sb72Te18Tiltl的結晶激活能遠高于GST(2.;3ev)。結晶激活能的增加有利于非晶態的熱穩定性。所獲得的Sb72Te18Tiltl納米復合相變材料可以在電壓脈沖作用實現可逆相變；在脈沖激光加熱條件下，其結構可在非晶與多晶之間可逆轉變，從而實現光學反射率的可逆轉變。實施例3
制備Sb5Je3tlTi2tl納米復合相變材料本實施例中的納米復合相變材料采用Sb5tlTe3tl合金靶與Ti靶共濺射獲得。其具體制備條件為在共濺射過程中同時通入純度為99. 999%的Ar氣，Sb5Je3tl靶采用射頻電源， Ti靶采用直流電源，所采用的射頻電源功率為25W，所采用的直流電源功率為15W。Sb2Te靶起輝后，再打開Ti靶電源。共濺射時間為50分鐘，薄膜厚度大約在250nm。將本實施例所獲得的Sb5ciTe53tlTi^1納米復合相變材料經檢測可知從所獲得的Sb5tlI^ciTi2tl納米復合相變材料不同升溫速率的Sb5ciTe53ciTi^1方塊電阻與溫度的關系曲線圖可知升溫速率越高，結晶溫度越高。所獲得的Sb5ciTe53tlTi^l納米復合相變材料的測試溫度越低，失效時間越長。所獲得的Sb5Je3tlTi^l納米復合相變材料具有10年的保持溫度，在得到10年保持溫度的同時，Sb5tlTe3Ji2tl的結晶激活能遠高于GST(2.;3ev)。結晶激活能的增加有利于非晶態的熱穩定性。所獲得的Sb5Je3Ji2tl納米復合相變材料可以在電壓脈沖作用實現可逆相變；在脈沖激光加熱條件下，其結構可在非晶與多晶之間可逆轉變，從而實現光學反射率的可逆轉變。實施例4制備Sb45Te45Tiltl納米復合相變材料本實施例中的納米復合相變材料采用Sb45Te45合金靶與Ti靶共濺射獲得。其具體制備條件為在共濺射過程中同時通入純度為99. 999%的Ar氣，Sb45Te45靶采用射頻電源， Ti靶采用直流電源，所采用的射頻電源功率為25W，所采用的直流電源功率為15W。Sb45Te45 靶起輝后，再打開Ti靶電源。共濺射時間為15分鐘，薄膜厚度大約在lOOnm。將本實施例所獲得的Sb45I^45Tiltl納米復合相變材料經檢測可知從所獲得的Sb45I^45Tiltl納米復合相變材料不同升溫速率的Sb45I^45Tiltl方塊電阻與溫度的關系曲線圖可知升溫速率越高，結晶溫度越高。所獲得的Sb45I^45Tiltl納米復合相變材料的測試溫度越低，失效時間越長。所獲得的Sb45Te45Tiltl納米復合相變材料具有10年的保持溫度，在得到10年保持溫度的同時，Sb45Te45Tiltl的結晶激活能遠高于GST(2.;3eV)。結晶激活能的增加有利于非晶態的熱穩定性。所獲得的Sb45Te45Tiltl納米復合相變材料可以在電壓脈沖作用實現可逆相變；在脈沖激光加熱條件下，其結構可在非晶與多晶之間可逆轉變，從而實現光學反射率的可逆轉變。實施例5制備Sb69Te23Ti8納米復合相變材料本實施例中的納米復合相變材料采用Sb69I^3合金靶與Ti靶共濺射獲得。其具體制備條件為在共濺射過程中同時通入純度為99. 999%的Ar氣，Sb69I^3靶采用射頻電源， Ti靶采用直流電源，所采用的射頻電源功率為25W，所采用的直流電源功率為15W。Sb69Te23 靶起輝后，再打開Ti靶電源。共濺射時間為20分鐘，薄膜厚度大約在160nm。將本實施例所獲得的Sb69Te23Ti8納米復合相變材料經檢測可知從所獲得的Sb69Te23Ti85納米復合相變材料不同升溫速率的Sb69I^23Ti8方塊電阻與溫度的關系曲線圖可知升溫速率越高，結晶溫度越高。所獲得的Sb69Te23Ti8納米復合相變材料的測試溫度越低，失效時間越長。所獲得的Sb69Te23Ti8納米復合相變材料具有10年的保持溫度，在得到10年保持溫度的同時，Sb69Te23Ti8的結晶激活能遠高于GST(2. 3ev)。結晶激活能的增加有利于非晶態的熱穩定性。所獲得的Sb69Te23Ti8納米復合相變材料可以在電壓脈沖作用實現可逆相變；在脈沖激光加熱條件下，其結構可在非晶與多晶之間可逆轉變，從而實現光學反射率的可逆轉變。實施例6制備摻10% Ti的TiIb2Te的相變存儲材料本實施例中的相變存儲材料采用Sb2Te合金靶與Ti靶共濺射獲得。其具體制備條件為在共濺射過程中同時通入純度為99. 999%的Ar氣，Sb2Te靶采用射頻電源，Ti靶采用直流電源，所采用的射頻電源功率為25W，所采用的直流電源功率為15W。Sb2Te靶起輝后，再打開Ti靶電源。其中共濺射時間可根據所需相變薄膜的厚度進行調控。本實施例的 Sb2Te相變存儲材料采用Sb2Te合金靶濺射獲得。將本實施例所獲得的Ti-Sb2Te的相變存儲材料經檢測獲得圖5_8 如圖5所示，升溫速率為10°C /min的摻10% Ti的Ti-Sb2Te的方塊電阻與溫度的關系曲線。可知，純Sb2Te的結晶溫度大約在140度左右，因此熱穩定性差。而摻入10% Ti后，結晶溫度上升到了 210度。因此Ti的摻入能夠顯著提高Sb2Te的熱穩定性。如圖6所示，沉積態的純SlD2I1e與摻10 % Ti的Ti-Sb21Te的XRD曲線均沒有衍射峰出現，因此都為非晶態。在250°C退火5分鐘后，純Sb21Te和摻10% Ti的Ti-Sb21Te樣品均出現衍射峰，而且衍射峰的位置一致。因此摻Ti后的Ti-Sb2Te相變材料，并沒有新的相產生， 即沒有產生分相。值得注意的是，純Sb2Te樣品出現很強的衍射峰而摻10% Ti的Ti-Sb2Te 樣品的衍射峰強度很弱，這表明摻Ti后抑制了 Sb2Te的結晶，使得Ti-Sb2Te箱變材料的晶粒變小。如圖7所示，根據阿列紐斯公式可以推算出保持時間所對應的溫度為137°C，比 GST(850C )高52°C。汽車電子10年保持力為120度，因此基于摻10% Ti的TiIb2Te相變材料的相變存儲器能夠滿足這種需求。在得到10年保持溫度的同時，我們也可以得到摻 10% Ti的Ti-Sb2Te結晶激活能。摻10% Ti的Ti-Sb2Te的結晶激活能為3. 5ev，相比于 GST(2. 3ev)高1. &v。結晶激活能的增加有利于非晶態的熱穩定性。如圖8所示，基于10% Ti的Ti-Sb2Te相變材料的相變存儲器單元的器件性能。 由圖8可知，隨著脈沖寬度的減小，Set和Reset均有規律地增大，這是由于脈沖時間越短， 提供的能量越小，因此需要更高的電壓。同時可以看出，在IOOns以下仍然能夠實現Set和 Reset操作，這表明10% Ti的Ti-Sb2Te相變材料具有非常快的相變速度。 本實施例所獲得的相變存儲材料可以在電壓脈沖作用實現可逆相變；并在脈沖激光加熱條件下，其結構可在非晶與多晶之間可逆轉變，從而實現光學反射率的可逆轉變。實施例7制備摻Ti的Ti原子百分比含量分別為2%的Ti-Sb2Te相變存儲材料。本實施例中的相變存儲材料采用Sb2Te合金靶與Ti靶共濺射獲得。其具體制備條件為在共濺射過程中同時通入純度為99. 999%的Ar氣，Sb2Te靶采用射頻電源，Ti靶采用直流電源，所采用的射頻電源功率為25W，所采用的直流電源功率為15W。Sb2Te靶起輝后，再打開Ti靶電源。其中共濺射時間可根據所需相變薄膜的厚度進行調控。本實施例的 Sb2Te相變存儲材料采用Sb2Te合金靶濺射獲得。將本實施例所獲得的摻Ti的Ti-Sb2Te相變存儲材料經檢測可知摻2% Ti的Ti-Sb2Te相變存儲材料中，Ti原子替代Sb原子的位置，且沒有分相。摻2% Ti的Ti-Sb2Te相變存儲材料采用電脈沖作用實現電阻率的可逆轉變。摻2% Ti的Ti-Sb2Te相變存儲材料采用激光脈沖作用實現光學反射率的可逆轉變。摻2% Ti的Ti-Sb2Te相變存儲材料，其結晶溫度得到大幅度提高，熱穩定性得到顯著的提高，數據保持力增強。摻2% Ti的Ti-Sb2Te相變存儲材料的晶粒減小，且沒有分相。從摻2% Ti的 Ti-Sb2Te和純Sb2Te在250°C退火的XRD對比結果可知，兩種晶體具有相同的珩射峰，因此摻Ti后的Ti-Sb2Te晶體結構并沒有改變，即沒有分相。不同的是摻Ti后的Ti-Sb2Te,衍射峰強變弱了，這表明摻雜后，其晶粒減小。摻2% Ti的Ti-Sb2Te相變存儲材料的熔點和熱導率降低。基于摻2% Ti的Ti-Sb2Te相變材料的相變存儲器件所得到的電阻與電壓曲線可知，基于摻2% Ti的Ti-Sb2Te相變材料的相變存儲器件具有非常快的相變速度，能夠在納秒數量級實現非晶態與晶態的可逆轉變。實施例8制備摻Ti的Ti原子百分比含量分別為20%的Ti-Sb2Te相變存儲材料。本實施例中的相變存儲材料采用Sb2Te合金靶與Ti靶共濺射獲得。其具體制備條件為在共濺射過程中同時通入純度為99. 999%的Ar氣，Sb2Te靶采用射頻電源，Ti靶采用直流電源，所采用的射頻電源功率為25W，所采用的直流電源功率為15W。Sb2Te靶起輝后，再打開Ti靶電源。其中共濺射時間可根據所需相變薄膜的厚度進行調控。本實施例的 Sb2Te相變存儲材料采用Sb2Te合金靶濺射獲得。將本實施例所獲得的摻Ti的Ti-Sb2Te相變存儲材料經檢測可知摻20% Ti的Ti-Sb2Te相變存儲材料采用電脈沖作用實現電阻率的可逆轉變。摻20% Ti的Ti-Sb2Te相變存儲材料采用激光脈沖作用實現光學反射率的可逆轉變。摻20% Ti的Ti-Sb2Te相變存儲材料，其結晶溫度得到大幅度提高，熱穩定性得到顯著的提高，數據保持力增強。摻20% Ti的Ti-Sb2Te相變存儲材料的晶粒減小，Ti原子替代Sb原子的位置，且沒有分相。從摻20% Ti的TiIb2Te和純^2Te在250°C退火的XRD對比結果可知，兩種晶體具有相同的珩射峰，因此摻Ti后的Ti-Sb2Te晶體結構并沒有改變，即沒有分相。不同的是摻Ti后的Ti-Sb2Te,衍射峰強變弱了，這表明摻雜后，其晶粒減小。摻20% Ti的Ti-Sb2Te相變存儲材料的熔點和熱導率降低。根據阿列紐斯公式可以推算出摻20% Ti的Ti-Sb2Te保持時間所對應的溫度比GST(85°C)高。而消費型電子對保持力的要求是80°C下保存10年，因此摻20% Ti的 Ti-Sb2Te滿足其要求。基于摻20% Ti的Ti-Sb2Te相變材料的相變存儲器件所得到的電阻與電壓曲線可知，基于摻20% Ti的Ti-Sb2Te相變材料的相變存儲器件具有非常快的相變速度，能夠在納秒數量級實現非晶態與晶態的可逆轉變。本發明實施例的描述和應用是說明性的，并非想將本發明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本發明的精神或本質特征的情況下，本發明可以以其他形式、結構、布置、比例，以及用其他基底、材料和部件來實現。在不脫離本發明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其他變形和改變。
權利要求
1.一種用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變存儲材料，為在Sb-Te相變存儲材料中摻入Ti 而成，其化學通式為 SbxTeyT i1QQ_x_y，其中 0<x<80，0<y< 100-χο
2.如權利要求1所述的用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變存儲材料，其特征在于，χ的取值范圍為45彡χ彡72，y的取值范圍為5彡y彡45。
3.如權利要求1所述的用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變存儲材料，其特征在于，所述Sb-Te-Ti相變存儲材料采用電脈沖作用實現電阻率的可逆轉變。
4.如權利要求1所述的用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變存儲材料，其特征在于，所述Sb-Te-Ti相變存儲材料采用激光脈沖作用實現光學反射率的可逆轉變。
5.如權利要求1所述的用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變存儲材料，其特征在于，所述Sb-Te-Ti相變存儲材料為Sb-Te-Ti相變薄膜材料。
6.如權利要求1所述的用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變存儲材料，其特征在于，所述Sb-Te相變存儲材料為Sb2Te相變存儲材料，在Sb2Te相變存儲材料中摻入Ti后獲得的Sb-Te-Ti相變存儲材料為TiIb2Te相變存儲材料，所述化學通式釙xTeyTi1(l(l_x_y中，y=-x，Ti的原子百分含量小于50%。
7.如權利要求6所述的用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變存儲材料，其特征在于，所述Ti-Sb2Te相變存儲材料中，Ti的原子百分含量在2% -20%之間。
8.如權利要求6或7所述的用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變存儲材料，其特征在于，所述Ti-Sb2Te相變存儲材料中，Ti原子替代Sb原子的位置，且沒有產生分相。
9.如權利要求6或7所述的用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變存儲材料，其特征在于，所述Ti-Sb2Te相變存儲材料的高阻態比低阻態的電阻值至少大1倍。
10.如權利要求6或7所述的用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變存儲材料，其特征在于，所述Ti-Sb2Te相變存儲材料通過控制摻入Ti的含量來控制所述相變存儲材料的結晶溫度、熔點或電阻率。
11.如權利要求1-10任一所述的用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變存儲材料的制備方法，包括如下步驟按照化學通式SbxTeyTi1QQ_x_y中Sb和k的配比采用SbxTey合金靶以及Ti靶共濺射獲得所述Sb-Te-Ti相變存儲材料。
12.如權利要求11所述的制備方法，其特征在于，所述共濺射的濺射條件為在共濺射過程中同時通入純度為99. 999%以上的Ar氣，SbxTey合金靶采用射頻電源，Ti靶采用直流電源。
13.如權利要求12所述的制備方法，其特征在于，共濺射時，所述SbxTey合金靶起輝后，再打開Ti靶電源。
14.如權利要求12所述的制備方法，其特征在于，所述射頻電源功率為25W，所述直流電源功率為15W ；所述共濺射的時間為15-50分鐘。
15.如權利要求11所述的制備方法，其特征在于，所獲得的Sb-Te-Ti相變存儲材料為相變薄膜材料，其薄膜的厚度為100nm-250nm。
16.一種基于權利要求1-10任一所述的Sb-Te-Ti相變存儲材料的相變存儲器單元。
17.如權利要求16所述的相變存儲器單元，其特征在于，所述Sb-Te-Ti相變存儲材料為Ti-Sb2Te相變存儲材料。
全文摘要
本發明涉及可用于相變存儲器的Sb-Te-Ti相變薄膜材料及其制備和應用。本發明的Sb-Te-Ti新型相變存儲材料，是在Sb-Te相變材料的基礎上摻入Ti而成，摻入的Ti與Sb、Te均成鍵，其化學通式為SbxTeyTi100-x-y，其中0＜x＜80，0＜y＜100-x。當為Ti-Sb2Te相變存儲材料時，Ti原子替代Sb原子的位置，且沒有分相。現有的Sb-Te相變材料結晶過程以晶粒生長占主導，因此相變速率快，然而保持力不能滿足工業要求。本發明的Sb-Te-Ti新型相變存儲材料的結晶溫度得到大幅度地升高，保持力提升，熱穩定性增強；同時，非晶態電阻降低，晶態電阻升高；可廣泛應用于相變存儲器。
文檔編號H01L45/00GK102569652SQ201210076528
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月21日 優先權日2011年7月13日
發明者劉波, 吳良才, 宋三年, 宋志棠, 封松林, 朱敏, 饒峰 申請人:中國科學院上海微系統與信息技術研究所