锗锑碲合金粉体的制备方法技术

本公开提供了一种锗锑碲系合金粉体的制备方法，包括步骤：步骤一，以Ge

【技术实现步骤摘要】
锗锑碲合金粉体的制备方法
本公开涉及多元合金粉体的制备领域，具体涉及一种锗锑碲系合金粉体的制备方法。
技术介绍
锗锑碲三元合金是各类相变材料中研究最多的，已被成功应用于光盘系列相变存储器，是在PCRAM应用中最具有竞争力的相变材料，锗锑碲合金晶态与非晶态之间具有较好的可逆性，晶化速率快，电阻率差异大，其中Ge2Sb2Te5化合物是锗锑碲合金中综合性能最好的。目前工艺上制备锗锑碲膜层的常用方法为磁控溅射，磁控溅射的原料为锗锑碲合金靶材或掺杂由C、Ge的锗锑碲靶材。Ge-Sb-Te三元体系中存在三种不稳定化合物，根据化合物的转熔点高低排序，分别是Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4、GeSb4Te7，其中Ge2Sb2Te5锗含量最高，其性能也最优异，是目前研究锗锑碲相变存储材料主要组成。Ge-Sb-Te三元体系中，除了存在上述三种化合物，还存在Ge-Te、Sb-Te间的二元化合物。传统熔炼浇铸工艺容易导致靶材出现偏折，包括组分和结构上的偏折，即浇铸出的块体不同部位组成和结构上均会产生差异。不同部位组分上的差异，很容易导致溅射沉积形成的膜层组分不均匀性，另外不同晶体结构，原子键与键之间结合能的差距，会导致溅射速率的差异，从而影响膜层厚度。同样地，采用真空熔炼方法制备GeSbTe金属化合物时，首先得到GeSbTe合金液，然后将合金液自然冷却至室温，自然冷却过程中，合金液会按照Ge-Sb-Te合金相图进行相变，最终会形成多种化合物并存的体系，即存在结构上的偏折。此外，目前研究Ge-Sb-Te体系相变存储材料的研究对象主要是三种不稳定化合物，而上述三种不稳定化合物均无延展性，且脆性较大，不适合热轧或冷轧。通常直接熔炼浇铸后的材料多有缺陷、孔隙，均需要热轧或冷轧消除上述缺陷。因此，为了克服这种缺陷，提出有采用粉末冶金成型工艺制备Ge-Sb-Te三元合金靶材，但是依然存在自然冷却时，合金发生相变产生多种化合物结构并存的问题以及球磨粉方式制备粉体，粉体粒度偏大，球磨过程容易引入氧含量且粉体的颗粒形貌不规则等问题。另外，其采用球磨粉方式制备粉体，粉体粒度偏大，球磨过程容易引入氧含量，且粉体的颗粒形貌不规则。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本公开的目的在于提供一种锗锑碲系合金粉体的制备方法，其能制备结构、组分以及粒度满足要求的GeSbTe合金粉体。为了实现上述目的，在一些实施例中，本公开提供了一种锗锑碲系合金粉体的制备方法，其包括步骤：步骤一：以Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的原子比准备锗、锑、碲单质，锗、锑、碲单质的纯度为4.5N以上，真空熔炼锗、锑、碲单质以形成熔融混合物，采用高压惰性气体将熔融混合物气雾化冷凝保留高温相，得到粒度小于45微米的Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的锗锑碲合金粉末；步骤二：将步骤一所得的锗锑碲合金粉末进行气流粉碎处理；步骤三，将步骤二粉碎的锗锑碲合金粉末进行气流分级，得到D90小于10微米的锗锑碲粉体。在一些实施例中，在步骤一中，锗、锑、碲单质的纯度均为4.5N～6N。在一些实施例中，在步骤一中，真空熔炼的真空度为8Pa以下。在一些实施例中，在步骤一中，采用熔炼坩埚进行真空熔炼，熔炼坩埚的温度控制在700℃～800℃。在一些实施例中，在步骤一中，雾化开始时将熔炼坩埚内的熔融混合物倒入加热的保温坩埚内，所述加热的保温坩埚的温度控制在680℃～780℃。在一些实施例中，加热的保温坩埚连通于喷嘴，喷嘴连通于高压惰性气体，所述高压惰性气体的气雾化压力为10bar～35bar，喷嘴的直径为2mm～3mm。在一些实施例中，在步骤一中，惰性气体为氮气。在一些实施例中，在步骤二中，气流粉碎处理由气流粉碎机来执行，气流粉碎机的气源的压力8kg～10kg，气源提供加料用的气体和粉碎用的气体，气流粉碎机的加料的压力6kg～10kg，气流粉碎机的粉碎的压力6kg～10kg，且加料的压力不低于粉碎的压力。在一些实施例中，加料的速度4kg/h～6kg/h。在一些实施例中，气流分级采用气流分级机来执行，气流分级粒度为10μm。本公开的有益效果如下：本公开采用气雾化法，合金液冷却速度快，避免了结构上的偏析，成品为单一相；在气雾化获得的粒度小于45微米的Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7之后，利用Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的脆性通过气流粉碎和气流分级来D90小于10的锗锑碲粉体。附图说明图1是根据本公开实施例1的步骤一获得的GeSb2Te5粉体的XRD；图2是根据本公开实施例2的步骤一获得的GeSb2Te4粉体的XRD。具体实施方式下面详细说明根据本公开的锗锑碲系合金粉体的制备方法。根据本公开的锗锑碲系合金粉体的制备方法包括步骤：步骤一，以Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的原子比准备锗、锑、碲单质，锗、锑、碲单质的纯度为4.5N以上，真空熔炼锗、锑、碲单质以形成熔融混合物，采用高压惰性气体将熔融混合物气雾化冷凝保留高温相，得到粒度小于45微米的Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的锗锑碲合金粉末；步骤二，将步骤一所得的锗锑碲合金粉末进行气流粉碎处理；步骤三，将步骤二粉碎的锗锑碲合金粉末进行气流分级，得到D90小于10微米的锗锑碲粉体。本公开采用高压惰性气体将锗、锑、碲单质形成的熔融混合物急速雾化冷凝，保留高温相，避免缓慢降温时的相变，从而保证雾化冷凝得到的Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的粉末的组分、结构(即避免了结构的偏折且为单一相的化合物)和颗粒尺寸，气雾化法制粉所得粉体形貌为较规则的球形。利用Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的脆性，再利用惰性气体气流粉碎进一步降低颗粒粒度(甚至破碎粘接在一起的颗粒再进一步粉碎细化)，最后利用气流分级得到粒度满足要求的Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7粉体。在本公开的锗锑碲系合金粉体的制备方法中，执行步骤一的设备为商购的株洲双菱科技有限公司的型号为GA0701的雾化制粉制备，执行步骤二的设备为商购的四川巨子粉体设备有限公司的型号为JZL100的气流粉碎机，执行步骤三的设备为四川巨子粉体设备有限公司的型号为JZF100的气流分级机。这三个设备在操作时均在保护气氛(例如氮气)中进行，从而制备的粉体的氧含量较低。为了提高工作效率，执行步骤二和步骤三的设备直接连接在一起。在一些实施例中，在步骤一，锗、锑、碲单质的纯度均为4.5N～6N。锗、锑、碲单质的纯度能够保证最终制备的锗锑碲合金粉体的纯度。在一些实施例中，在步骤一中，真空熔炼的真空度为8Pa以下，减少空气的含量，从而避免空气中组分(尤其是氧)对最终制备的锗锑碲合金粉体的氧含量的影响。在一些实施例中，在步骤一中，采用熔炼坩埚进行真空熔炼，熔炼坩埚的温度控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锗锑碲系合金粉体的制备方法，其特征在于，包括步骤：/n步骤一：以Ge

【技术特征摘要】
1.一种锗锑碲系合金粉体的制备方法，其特征在于，包括步骤：
步骤一：以Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的原子比准备锗、锑、碲单质，锗、锑、碲单质的纯度为4.5N以上，真空熔炼锗、锑、碲单质以形成熔融混合物，采用高压惰性气体将熔融混合物气雾化冷凝保留高温相，得到粒度小于45微米的Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的锗锑碲合金粉末；
步骤二：将步骤一所得的锗锑碲合金粉末进行气流粉碎处理；
步骤三，将步骤二粉碎的锗锑碲合金粉末进行气流分级，得到D90小于10微米的锗锑碲粉体。


2.根据权利要求1所述的锗锑碲系合金粉体的制备方法，其特征在于，
在步骤一中，锗、锑、碲单质的纯度均为4.5N～6N。


3.根据权利要求1所述的锗锑碲系合金粉体的制备方法，其特征在于，在步骤一中，真空熔炼的真空度为8Pa以下。


4.根据权利要求1所述的锗锑碲系合金粉体的制备方法，其特征在于，
在步骤一中，采用熔炼坩埚进行真空熔炼，熔炼坩埚的温度控制在700℃～800℃。


5.根据权利要求4所述的锗锑碲系合金粉体的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：白平平，童培云，张强，张绍桢，
申请(专利权)人：先导薄膜材料广东有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44