相变材料的加工方法及设备技术

一种相变材料的加工方法及设备，属于功能材料领域。相变材料的加工设备包括：工作室、气泵、粉碎机构以及约束器。工作室具有依次布置且分别设置有操作手套的第一操作区、第二操作区以及第三操作区。第二操作区能够可选地与第一操作区和第三操作区中的任意一者或两者连通或隔离。第一操作区设置有能够关闭和开启的第一料口，第三操作区具有能够关闭和开启的第三开口。气泵与第一操作区、第二操作区以及第三操作区连接且能够分别独立地对第一操作区、第二操作区以及第三操作区中任意一个或多个进行抽气。粉碎机构位于第二操作区内。约束器设置有腔体。该加工设备可以实现在使相变材料处理无水和氧气的环境中，避免相变材料的含氧量超标。

Processing Method and Equipment of Phase Change Materials

The invention relates to a processing method and equipment for phase change materials, belonging to the field of functional materials. The processing equipment of phase change materials includes: studio, air pump, crushing mechanism and restrainer. The studio has a first operating area, a second operating area and a third operating area arranged sequentially and separately with operating gloves. The second operating area can optionally be connected or isolated with either or both of the first and third operating areas. The first operating area is provided with a first opening capable of closing and opening, and the third operating area has a third opening capable of closing and opening. The air pump is connected with the first operating area, the second operating area and the third operating area and can independently pump any one or more of the first operating area, the second operating area and the third operating area. The crushing mechanism is located in the second operating area. The restrainer is provided with a cavity. The equipment can be used to treat PCM in an environment without water and oxygen, so as to avoid excessive oxygen content of PCM.

【技术实现步骤摘要】
相变材料的加工方法及设备
本申请涉及功能材料领域，具体而言，涉及一种相变材料的加工方法及设备。
技术介绍
随着新一代相变非挥发性记忆体芯片(RePCM，或者PCM)的研究和开发，各种新材料在该领域得到了高度的关注和广泛的应用。呈现出来非线性电流-电压(I-VCurve)性能的材料，非常适合而且已经应用于以相变材料为基础的非挥发性记忆体(Non-VolatileMemory)芯片中。在脉冲电压的驱动下，这种材料的薄膜的微观结构能够在10ns～100ns的时间内发生快速变化(从非晶态到晶态之间转换)，并且可以据此以代表数字0或者1，从而达到信息储存读/写的目的。非晶态与晶态之间的切换速率是相变记忆体芯片(RePCM)非常关键的技术指标。因为该切换速率决定了记忆体芯片的“读”和“写”的快和慢。从物理机理上，其主要的决定性因素是从非晶体到结晶(即所谓的相变)所需要的时间。这种材料相变所需的时间和这些化合物的成分、微观结构、制成薄膜的厚度、材料的热处理、芯片记忆体单元周边的导热环境等等都有密切的关系。因此，有必要寻求一种能够改善相变非挥发性记忆体芯片制作材料的相变速度的新的方法。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
基于现有技术的不足，本申请提供了一种相变材料的加工方法及设备，以部分或全部地改善、甚至解决以上问题。本申请是这样实现的：在第一方面，本申请的示例提供了一种相变材料的加工设备。示例中所提及的相变材料适用于制作非挥发性记忆体芯片。相变材料的加工设备包括：工作室，工作室具有依次布置且分别设置有操作手套的第一操作区、第二操作区以及第三操作区，第二操作区能够可选地与第一操作区和第三操作区中的任意一者或两者连通或隔离，第一操作区设置有能够关闭和开启的第一料口，第三操作区具有能够关闭和开启的第三开口；气泵，气泵与第一操作区、第二操作区以及第三操作区连接且能够分别独立地对第一操作区、第二操作区以及第三操作区中任意一个或多个进行抽气；粉碎机构，粉碎机构位于第二操作区内；约束器，位于第二操作区内的约束器设置有腔体。示例中所提出的加工设备能够提供多个根据需要被布置空间，并且相邻的空间之间能够按需进行连通或隔离，进一步各个空间还能够被分别独立地排除水和排除氧气。如此，加工设备允许在期望的环境中输入原料，同时允许原料在无水和无氧气的环境中被处理，进一步地在期望的环境中输出产品。由于能够在隔离的环境中处理制作相变材料的原料，从而可以使原料避免直接触/吸附氧气、水，有利于控制作为终产品的相变材料的含氧量。结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的实施方式的一些可选示例中，相变材料的加工设备包括：气体供应机构，气体供应机构与第一操作区、第二操作区以及第三操作区连接且能够分别独立地对第一操作区、第二操作区以及第三操作区中任意一个或多个进行注气。气体供应机构被提供用来向工作室的各个操作区间内注气。而注气操作可以将操作区间内的各种气体赶出。注气操作还可以将期望的气体注入到操作区间内，使操作区间内充盈该期望的气体。结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的实施方式的一些可选示例中，相变材料的加工设备包括：封装机构，封装机构被构造来对约束器进行封闭包装，使约束器被包裹于无氧气和水的环境。制作相变材料的原料被处理后，通过约束器的型腔约束后，再通过封装机构可以使上述被处理后的原料能够始终被与外界水、氧气隔离，从而可以使被处理后的原料在被进一步进行处理之前始终与水、氧气隔离，避免了原料被污染，保持其纯净度。结合第一方面，在本申请的第一方面的第三种可能的实施方式的一些可选示例中，第一操作区、第二操作区以及第三操作区中的一者或多者设置有环境条件检测器，环境条件检测器包括温度传感器、湿度传感器以及氧气传感器中的一种或多种。环境条件检测器的设置使得加工设备内的各种影响加工操作的条件能够被完整和准确地获悉，以便操作人员可以根据具体的情况进行调整。结合第一方面，在本申请的第一方面的第四种可能的实施方式的一些可选示例中，相变材料的加工设备包括壳体，工作室、气泵、粉碎机构以及约束器均设置于壳体内。壳体可以提供一个相对独立的空间，以便于安置工作室、气泵、粉碎机构以及约束器。在第二方面，本申请的示例提供了相变材料的加工方法。加工方法包括：提供封闭空间，封闭空间被排除了氧气、水；在封闭空间内粉碎原料为粉末，原料来自于由构成相变材料的元素形成的化合物；在封闭空间内将粉末约束于预设型腔并可选地进行后续的真空热压处理。在排除了氧气和水的空间内对制作相变材料的原料进行处理可以避免其接触和吸附水和氧气，从而确保由该原料获得终产品的处于相对较低的含氧量。结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的实施方式的一些可选示例中，封闭空间呈真空状态或充入有惰性气体或充入有还原性气体；可选地，当封闭空间充入有惰性气体或还原性气体，封闭空间是相对于大气压呈正压的；可选地，惰性气体为氩气；可选地，还原性气体包括氮气和氢气的混合气体；更优选地，混合气体中的氢气的体积含量为2～5％。使用该比例可以保持这种混合气体的不可燃性。根据相变材料的原料的处理方式，使其在不含水和不含氧气的环境中可以确保其不会对上述物质吸附。如此，可以确保原料免受污染。结合第二方面，在本申请的第二方面的第二种可能的实施方式的一些可选示例中，由构成相变材料的元素形成的化合物是通过真空熔炼获得的，化合物包括硫族元素化合物。可选地，硫族元素化合物包括Ge2Sb2Te5、Cx[Ge2Sb2Te5]y、Sc0.2Sb2Te3、Ta0.3Sb2Te3、InGe2Sb2Te5、CuGe2Sb2Te5、GeSbTeIn及AgInSbTe，其中x的取值范围为1～18at％，x+y＝100at％。硫族元素具有多种优异的性能，适宜于作为相变材料的原料来制作相变非挥发性记忆体芯片。结合第一方面或第一方面的第一种或第二种可能的实施方式，在本申请的第一方面的第三种可能的实施方式的一些可选示例中，在封闭空间内将粉末约束于预设型腔之前，加工方法包括：对粉末进行筛分。筛分操作能够使粉末的粒径更加均一，有利于颗粒之间彼此接触，从而更易于通过加压、加热等方式塑形和反应。结合第二方面，在本申请的第二方面的第四种可能的实施方式的一些可选示例中，粉末在约束器内填充的致密度小于或者等于66％。适当地控制粉末的填充致密度，可以在相对容易实施的条件下完成粉末的装填，同时又不至于太过松散而不利于堆积成型和反应。有益效果：本申请实施例提供的加工设备设置多个能够相互连通和隔离开的空间，而该各个空间还能够进行气体排除处理，从而可以将所提及的空间内对相变材料的制作原料存在不利影响的如氧气和水排除，进而实现了在对原料安全的环境中对原料进行加工处理，确保原料在被处理为期望状态的同时还能够抑制含氧量的提升。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本申请实施例提供的相变材料加工设备的结构示意图。图标：100-工作室；101-第一操作区；102-第二操作区；103-第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相变材料的加工设备，所述相变材料适用于制作非挥发性记忆体芯片，其特征在于，所述加工设备包括：工作室，所述工作室具有依次布置且分别设置有操作手套的第一操作区、第二操作区以及第三操作区，所述第二操作区能够可选地与所述第一操作区和所述第三操作区中的任意一者或两者连通或隔离，所述第一操作区设置有能够关闭和开启的第一料口，所述第三操作区具有能够关闭和开启的第三开口；气泵，所述气泵与所述第一操作区、第二操作区以及第三操作区连接且能够分别独立地对所述第一操作区、第二操作区以及第三操作区中任意一个或多个进行抽气；粉碎机构，所述粉碎机构位于所述第二操作区内；约束器，位于所述第二操作区内的所述约束器设置有腔体。

【技术特征摘要】
1.一种相变材料的加工设备，所述相变材料适用于制作非挥发性记忆体芯片，其特征在于，所述加工设备包括：工作室，所述工作室具有依次布置且分别设置有操作手套的第一操作区、第二操作区以及第三操作区，所述第二操作区能够可选地与所述第一操作区和所述第三操作区中的任意一者或两者连通或隔离，所述第一操作区设置有能够关闭和开启的第一料口，所述第三操作区具有能够关闭和开启的第三开口；气泵，所述气泵与所述第一操作区、第二操作区以及第三操作区连接且能够分别独立地对所述第一操作区、第二操作区以及第三操作区中任意一个或多个进行抽气；粉碎机构，所述粉碎机构位于所述第二操作区内；约束器，位于所述第二操作区内的所述约束器设置有腔体。2.根据权利要求1所述的相变材料的加工设备，其特征在于，所述加工设备包括：气体供应机构，所述气体供应机构与所述第一操作区、第二操作区以及第三操作区连接且能够分别独立地对所述第一操作区、第二操作区以及第三操作区中任意一个或多个进行注气。3.根据权利要求1所述的相变材料的加工设备，其特征在于，所述加工设备包括：封装机构，所述封装机构被构造来对所述约束器进行封闭包装，使所述约束器被包裹于无氧气和水的环境。4.根据权利要求1所述的相变材料的加工设备，其特征在于，所述第一操作区、第二操作区以及第三操作区中的一者或多者设置有环境条件检测器，所述环境条件检测器包括温度传感器、湿度传感器以及氧气传感器中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的相变材料的加工设备，其特征在于，所述相变材料的加工设备包括壳体，所述工作室、所述气泵、所述粉碎机构以及所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宗雨，丘立安，
申请(专利权)人：江苏先能材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32