一种通讯波段透明的硫系相变材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种通讯波段透明的硫系相变材料及其制备方法，属于微电子技术领域。本发明专利技术硫系相变材料组分化学通式为Ge

A transparent chalcogenide phase change material for communication band and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种通讯波段透明的硫系相变材料及其制备方法
本专利技术涉及属于微电子
，更具体地，涉及一种通讯波段透明的硫系相变材料及其制备方法。
技术介绍
随着光子集成电路、光子计算机等概念的提出，非易失相变材料(PCM)在光开关、光逻辑器件和光存储器件中的应用研究逐渐开始走入人们的视野。然而，在将现有的PCM应用于光路和光器件中时，却涉及到了PCM透光波段的问题。因此，对于集成光器件使用的光学相变材料，除了要具有其作为PCM的基本性能，还需要关注其适用的光学工作波段。希望其在使用的波长损耗低，且与晶态的折射率差异足够大。以1550nm为中心的通讯C波段是最重要的光通信波段。但是，现有的相变材料即使在非晶态时在该波段却都有极为明显的损耗。GeSbTe225，作为一种性能卓越的经典非易失相变材料，其非晶态的透明波段在中、远红外，虽然其适用操作波段宽至几十微米，但在通信波段附近，非晶态的Ge2Sb2Te5依然有很强的吸收，集成在光路中将造成明显的光损耗，即便不局限于非易失相变材料，过渡金属氧化物相变材料氧化钒VO2在应用于通信波段中也同样无法避免地引入较大的光损耗。因此，找到一种在通讯波段非晶态损耗低且相变前后折射率差异足够大的新型相变材料显得至关重要，这也是该
需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题在于提供一种通讯波段透明的硫系相变材料及其制备方法，以解决传统相变材料在波长为1550nm处通信波段消光系数较高以及热稳定性较低等缺点。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：提供了一种通讯波段透明的硫系相变材料，其组分化学通式为GezSb2Tey-S(Se)x(0<x≤4，0≤y≤4，0≤z≤2)。作为本专利技术的一种通讯波段透明的硫系相变材料的一种优选方案，在所述GezSb2Tey-S(Se)x中，z＝2，0<x≤1，y＝4。作为本专利技术的一种通讯波段透明的硫系相变材料的一种优选方案，在所述GezSb2Tey-S(Se)x中，z＝2，1<x≤2，y＝3。作为本专利技术的一种通讯波段透明的硫系相变材料的一种优选方案，在所述GezSb2Tey-S(Se)x中，z＝2，2<x≤3，y＝2。作为本专利技术的一种通讯波段透明的硫系相变材料的一种优选方案，在所述GezSb2Tey-S(Se)x中，z＝2，3<x≤4，y＝1。作为本专利技术的一种通讯波段透明的硫系相变材料的一种优选方案，在所述GezSb2Tey-S(Se)x中，z＝0，0<x≤4，0≤y≤4。作为本专利技术的一种通讯波段透明的硫系相变材料的一种优选方案，所述用于通讯波段的相变材料在加热、电驱动、激光脉冲驱动或电子束驱动下可实现折射率的可逆转变。本专利技术还提供一种通讯波段透明的硫系相变材料的制备方法，所述的GezSb2Tey-S(Se)x相变材料可通过热蒸镀方式在基底上制备GezSb2Tey-S(Se)x薄膜。进一步的，所述用于通讯波段的相变材料的制备方法包括：在真空度小于10-6Pa的压强下，利用热蒸发钽舟加热Ge-Sb-Se-Te靶材玻璃，以10A/s的蒸镀速度沉积薄膜。如上所述，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种通讯波段透明的硫系相变材料，能在外部能量的作用下实现晶态以及非晶态的转换，具有较佳的相稳定性，其在作为通讯波段的存储介质时具有较高的热稳定性以及相变温度，且相变前后在波长为1550nm处通信波段处消光系数低，同时仍然能保持较大的相变折射率差。附图说明图1是本专利技术提供的用于通讯波段的Ge2Sb2Se4Te1相变材料的差示扫描量热法曲线。图2是本专利技术提供的用于通讯波段的Ge2Sb2Se4Te1相变材料的相变前后的X射线衍射图谱对比。图3是本专利技术提供的用于通讯波段的Ge2Sb2Se4Te1相变材料的相变前后的折射率以及消光系数对比。图4是本专利技术提供的用于通讯波段的Ge2Sb2S4Te1相变材料的相变前后的X射线衍射图谱对比。图5是本专利技术提供的用于通讯波段的Ge2Sb2S4Te1相变材料的相变前后的折射率以及消光系数对比。图6为GezSb2Tey-S(Se)x不同材料的能量色散X射线光谱仪测试结果。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术的通讯波段透明的硫系相变材料，其组分通式为GezSb2Tey-S(Se)x；在真空度小于10-6Pa的压强的真空仓体内，利用加热热蒸发钽舟的方式加热GezSb2Tey-S(Se)x靶材玻璃，以10A/s的蒸镀速度沉积薄膜，沉积速率以及膜厚由镀膜机内膜厚仪进行实时监控。为了寻求最适合用于通讯波段的GezSb2Tey-S(Se)x相变材料，进行了以下研究分析：调节GezSb2Tey-S(Se)x相变材料中S(Se)和Te元素的原子数量比，使得GezSb2Tey-S(Se)x相变材料具有较高的析晶温度以及热稳定性，且相变前后在波长为1550nm处通信波段处消光系数低，同时仍然能保持较大的相变折射率差；研究发现在GezSb2Tey-S(Se)x相变材料中，随着S(Se)和Te原子数量比的增大，GezSb2Tey-S(Se)x相变材料的消光系数不断减小，相变前后折射率差也同时减小，且材料的析晶温度存在上升的趋势，可用于解决传统相变材料在波长为1550nm处通信波段消光系数较高以及热稳定性较低等缺点。以下为实施例：实施例1本实施例中制备的通讯波段透明的硫系相变材料的化学通式为GezSb2Tey-S(Se)x，本实例中，S(Se)选取Se，z＝2，y＝1，x＝4。Ge2Sb2Se4Te1薄膜采用热蒸镀法制得，制备时在真空度小于10-6Pa的压强的真空仓体内，在真空镀膜机的上样品台放置2cm×2cm的石英基底，利用加热热蒸发钽舟的方式加热Ge2Sb2Se4Te1靶材玻璃，以10A/s的蒸镀速度沉积薄膜，沉积速率以及膜厚由镀膜机内膜厚仪进行实时监控。具体制备方法包括以下步骤：1.选取尺寸为2cm×2cm的石英基底，清洗表面，背面，去除灰尘颗粒，有机和无机杂质：a)将石英基底在丙酮溶液中用30W功率超声20分钟；b)将石英基底在乙醇溶液中用30W功率超声20分钟；c)将石英基底在去离子水中用30W功率超声20分钟；d)用高纯氩气枪吹干表面和背面，在加热板上以110℃加热5分钟，得到待蒸镀基底。2.采用直流溅射方法进行Ge2Sb2Se4Te1镀膜前准备：a)在真空镀膜机上上样品台放置2cm×2cm的石英基底并用夹具固定基底；b)将真空镀膜机的真空度抽至10-1pa；c)使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通讯波段透明的硫系相变材料，其特征在于：其组分化学通式为Ge

【技术特征摘要】
20190829 CN 20191080991831.一种通讯波段透明的硫系相变材料，其特征在于：其组分化学通式为GezSb2Tey-S(Se)x，0<x≤4，0≤y≤4，0≤z≤2。


2.根据权利要求1所述通讯波段透明的硫系相变材料，其特征在于：在所述GezSb2Tey-S(Se)x中，z＝2，0<x≤1，y＝4。


3.根据权利要求1所述通讯波段透明的硫系相变材料，其特征在于：在所述GezSb2Tey-S(Se)x中，z＝2，1<x≤2，y＝3。


4.根据权利要求1所述通讯波段透明的硫系相变材料，其特征在于：在所述GezSb2Tey-S(Se)x中，z＝2，2<x≤3，y＝2。


5.根据权利要求1所述通讯波段透明的硫系相变材料，其特征在于：在所述GezSb2Tey-S(Se)x中，z＝2，3<x≤4，y＝1。


6.根据权利要求1所述通...

【专利技术属性】
技术研发人员：张斌，杨泽林，李朝晖，曾平羊，夏迪，宋景翠，朱莺，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44