Dy-Ge-Sb-Te和Dy-Sb-Te相变存储材料属于微电子领域。本发明专利技术通过对Ge-Sb-Te或Sb-Te相变材料掺杂Dy元素，提出一种提高Ge-Sb-Te和Sb-Te相变性能的技术和薄膜制备方法，其化学结构式为Dy100-x-y-z(GexSbyTez)，其中0≤x，80<x+y+z<100。Dy-Ge-Sb-Te和Dy-Sb-Te相变存储薄膜材料的优点是通过掺杂非常少的Dy就可以获得优异的性能，具有更高的热稳定性和晶态电阻，非晶态与晶态之间电阻差异明显，更好的数据保持特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种提高Ge-Sb-Te和Sb_Te相变材料性能的技术及其薄膜制备方法，尤其涉及用于相变存储器的Dy-Ge-Sb-Te和Dy-Sb-Te相变存储薄膜材料，属于微电子领域。
技术介绍
相变存储器(PCRAM)原理是以硫系化合物为存储介质，利用电脉冲、激光脉冲等提供能量使材料在晶态(低电阻)与非晶态(高电阻)之间相互转换实现信息的写入与擦除，信息的读出靠测量电阻的大小，比较其高电阻“1”还是低电阻“0”来实现的。Ge-Sb-Te是形核主导的相变存储材料，其结晶温度低而造成热稳定性差，一直制约其进一步发展，通过掺杂提高其热稳定性就显得尤为重要。Sb-Te是长大主导型相变存储材料，相变速度快，但是其热稳定性差，数据保持力差，通过掺杂不仅可以保持快速相变，还可以改善其热稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的主要在于提供一种用于相变存储器的Dy-Ge-Sb-Te和Dy_Sb_Te相变存储薄膜材料，以提高相变材料的热稳定性、非晶态电阻，降低材料的RESET电流与熔化温度等。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案来实现:—种用于相变存储器的Dy-Ge-Sb-Te和Dy-Sb-Te相变存储材料，在Ge-Sb-Te (或Sb-Te)相变存储材料中掺入Dy而成，其化学通式为Dy1Q。x y z (GexSbyTez)，其中0彡x<40, 0〈y<40, 40<z<80, 80〈x+y+z〈100。本专利技术中化学通式中元素的右下角部分代表摩尔比。用于相变存储材料的Ge-Sb-Te和Sb_Te的组分不受限制，较佳的，例如Ge-Sb-Te的原子比为1:2:4、2:3:6、3:2:6或2:2:5等，Sb-Te的原子比可以为4:1、2:1或2:3等。较佳的，所述的用于相变存储器的Dy-Ge-Sb-Te和Dy-Sb-Te相变存储材料，实现电阻率和光学折射率反射率的可逆转变的外部驱动能量，可以为电脉冲、激光脉冲、电子束和热驱动作用。较佳的，所述的用于相变存储器的Dy-Ge-Sb-Te和Dy-Sb-Te相变存储材料为一种薄膜材料。较佳的，所获得的Dy-Ge-Sb-Te和Dy-Sb-Te相变存储材料其薄膜厚度为100-250nm。所述的用于相变存储器的Dy-Ge-Sb-Te和Dy-Sb-Te相变存储材料具有更高的结晶温度和更好的数据保持力，其热稳定性得到很大改善。所述的用于相变存储器的Dy-Ge-Sb-Te和Dy-Sb-Te相变存储材料非晶态电阻升_，晶态电阻升本专利技术所述的用于相变存储器的Dy-Ge-Sb-Te和Dy-Sb-Te相变存储材料的制备方法，包括如下步骤:按照化学通式Dy1Q。x y z (GexSbyTez)中 Ge、Sb 和 Te 的配比采用 GexSbyTez (或 SbyTez)合金靶以及Dy靶共溅射获得所述Dy-Ge-Sb-Te (或Dy-Sb_Te)相变存储材料。较佳的，所述共溅射条件为:在共溅射过程中通入纯度为99.999%以上的Ar气，GexSbyTez(或SbyTez)合金靶采用射频电源，Dy靶采用直流电源或射频电源。优选的，所述GexSbyTez (或SbyTez)合金靶射频电源功率为25W，所述Dy靶直流电源功率为15W。较佳的，共溅射时，所述GexSbyTez(或SbyTez)合金靶起辉后，再打开Dy靶电源。但不局限于此，也可以Dy靶起辉后再打开GexSbyTez (或SbyTez)合金靶，或者两者的电源同时打开。较佳的，所述共溅射时间为10-30分钟。较佳的，本专利技术所使用的溅射仪器为本领域现有技术中常规的溅射装置。与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于:该薄膜材料，具有较强高温热稳定性和晶态电阻，非晶态与晶态之间明显的电阻差异，更好的数据保持特性。【附图说明】图1为实施例中不同Dy含量的Dy-Ge-Sb-Te相变存储薄膜材料方块电阻随温度变化关系曲线。 图2为实施例中不同Dy含量的Dy-Ge-Sb-Te相变存储薄膜材料的激活能和数据保持力计算结果图。【具体实施方式】下面结合具体实施例进一步阐述本专利技术，应理解，该实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的保护范围。制备不同Dy含量的Dy-Ge-Sb-Te相变存储薄膜材料:本实施例中的相变材料采用Ge2Sb2Te5合金靶以及Dy靶共溅射获得。所述共溅射条件为:在共溅射过程中通入纯度为99.999%以上的Ar气，Ge2Sb2Te5合金靶采用射频电源，Dy靶采用直流电源。所述射频电源功率为25W，所述直流电源功率为10-30W。Ge2Sb2Te5合金靶起辉后，再打开Dy靶电源。所述共溅射时间为30分钟，薄膜厚度大约为150-200nm。将本实施例所获得的不同Dy含量的Dy-Ge-Sb-Te相变存储薄膜材料经检测获得图1和图2:图1为实施例中为不同Dy含量的Dy-Ge-Sb-Te相变存储薄膜材料方块电阻随温度变化关系曲线。如图1所示，对本专利技术的系列Dy-Ge-Sb-Te相变存储薄膜材料进行电阻率测试，得到温度-电阻率关系曲线。在图1中，对于组分分别为Ge2Sb2Te5、Dy。.3 (Ge2Sb2Te5) 99.7、DyL! (Ge2Sb2Te5) 98.9、Dy2.5 (Ge2Sb2Te5) 97.5、Dy4.14(Ge2Sb2Te5) 95.86和Dy5.2(Ge2Sb2Te5)94.s的不同Dy含量的Dy-Ge-Sb-Te相变存储薄膜材料，其对应的晶化温度分别为 166°C、172.2°C、176.4°C、180.1°C、194.7°C 和 202.5 °C o 可以看出，在结晶温度以下，Dy-Ge-Sb-Te系列相变存储薄膜材料处于电阻为高阻态的非晶态，在结晶温度以上，Dy-Ge-Sb-Te系列相变存储薄膜材料处于电阻为低阻态的晶态。在这里，Dy掺杂后，Dy-Ge-Sb-Te系列相变存储薄膜材料结晶温度较Ge2Sb2Te5都有所提高，有利于数据保持力的提高。对于本专利技术而言，所述Dy-Ge-Sb-Te系列相变存储薄膜材料的结晶温度随着Dy含量增加而升高，因此可以通过调整Dy含量而改变结晶温度。图2为实施例中不同Dy含量的Dy-Ge-Sb-Te相变存储薄膜材料的激活能和数据保持力计算结果图。保持力是相变材料至关重要的一个特性，是衡量此相变材料性能的重要参数之一。保持力是用来表征非晶态的热稳定性，当测试温度点高于结晶温度时在升温的过程中相变材料已经结晶，因此不能测试出此非晶态的保持时间，因此保持力的测试温度点必须在结晶温度以下。这里失效时间的定义为薄膜电阻下降到刚升到测试温度点对应的初始电阻的一半所对应的时间。由图1不同Dy含量对应Dy-Ge-Sb-Te系列相变存储薄膜材料结晶温度，我们选取Dy0.3(Ge2Sb2Te5) 99.7、DyL工(Ge2Sb2Te5) 98.9、Dy2.5(Ge2Sb2Te5)97.5三个成分用于测试失效时间，并推算出结晶激活能和保持时间所对应的温度。如图2所示，Dya3(Ge2Sb2Te5)99.7的结晶激活能(E J为2.37eV，10年数据保持温度为86°C的结晶激活能(E J为2.74eV，10年数据保持温度为88°C ;Dy2.5(Ge2Sb2Te5)97.5的结晶激本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于相变存储器的Dy‑Ge‑Sb‑Te或Dy‑Sb‑Te相变存储材料，在Ge‑Sb‑Te或Sb‑Te相变存储材料中掺入Dy而成，其化学通式为Dy100‑x‑y‑z(GexSbyTez)，其中0≤x<40,0<y<40,40<z<80,80<x+y+z<100；化学通式中元素的右下角部分代表摩尔比。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓东，陈永金，张斌，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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