一种碲基阈值选通开关器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种碲基阈值选通开关器件及其制备方法，碲基阈值选通开关器件包括衬底，以及依次层叠设置在所述衬底上的第一电极层、异质结材料层和第二电极层；所述异质结材料层包括n+1个第一子层和n个第二子层，所述n+1个第一子层和n个第二子层交替层叠设置，所述第1个第一子层贴合所述第一电极层设置，所述第n+1个第一子层贴合所述第二电极层设置；其中，n为正整数；所述第一子层的材料包括ATe2，所述第二子层的材料包括M

【技术实现步骤摘要】
一种碲基阈值选通开关器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及选通器
，尤其涉及一种碲基阈值选通开关器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]电子信息技术的发展带来了电子产品数量的爆发式增长，相应的存储介质容量和数据传输容量也在不断增加。传统存储器速度较慢，已不适应于高速的数据传输与处理。而相变存储器作为极具潜力的存储器，具有低功耗、操作速度快、存储密度高和寿命长等特点。但相变存储器漏电流大，因此需要阈值选通开关(Ovonic Threshold Switching，OTS)器件来提高相变存储器的可靠性。
[0003]阈值选通开关器件的原理是：利用电学信号控制器件开关，当施加电压到达阈值电压(V
th
)时，阈值选通开关器件由高阻态(HRS)转变为低阻态(LRS)，开关打开，维持电压期间将持续处于开启状态；当电压低于临界保持电压(V
hold
)时，阈值选通开关器件返回到初始的高电阻状态，开关关闭，阈值选通开关器件处于关闭状态。阈值选通开关器件需具有非常高的驱动电流(I
on
)、低的漏电流(I
off
)和优异的非线性开关比(I
on
/I
off
)，才能够更好地和相变存储部分配合起来，提高相变存储器的可靠性。
[0004]目前，阈值选通开关器件材料的组成越来越复杂，使用了五种甚至更多的元素，这使得其难以实现精确的化学计量，且在经过多次循环后，容易出现组分偏析使得器件的可靠性降低。此外，主流的阈值选通开关器件还含有As等有毒物质。二元碲化物作为新兴的阈值选通开关器件材料，具有各种优异的性能，常见的二元阈值选通开关器件材料主要是B
‑
Te、C
‑
Te等，基于这些材料的阈值选通开关器件具有较大的驱动电流、较快的开关速度，但是其漏电流较大、循环性能较差。
[0005]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种碲基阈值选通开关器件及其制备方法，旨在解决现有二元阈值选通开关器件的漏电流较大的问题。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]本专利技术的第一方面，提供一种碲基阈值选通开关器件，其中，包括衬底，以及依次层叠设置在所述衬底上的第一电极层、异质结材料层和第二电极层；
[0009]所述异质结材料层包括n+1个第一子层和n个第二子层，所述n+1个第一子层和n个第二子层交替层叠设置，所述第1个第一子层贴合所述第一电极层设置，所述第n+1个第一子层贴合所述第二电极层设置；其中，n为正整数；
[0010]所述第一子层的材料包括ATe2，所述第二子层的材料包括M
x
Te1‑
x
，其中，A为Ti或Zr，M为C或B，0≤x≤0.5。
[0011]可选地，所述第一子层的材料为沿着[001]方向生长的六方相晶态ATe2。
[0012]可选地，所述第一子层的厚度为1～3nm。
[0013]可选地，所述第二子层的厚度为2～10nm。
[0014]可选地，所述异质结材料层的厚度小于等于50nm。
[0015]可选地，n的取值为1～8。
[0016]可选地，所述第一电极层的材料包括W、Cu、Al、Ti、Ta、TiN、Pt、Au、Ag、Co、Ni中的至少一种；和/或，所述第二电极层的材料包括W、Cu、Al、Ti、Ta、TiN、Pt、Au、Ag、Co、Ni中的至少一种。
[0017]本专利技术的第二方面，提供一种碲基阈值选通开关器件的制备方法，其中，包括步骤：
[0018]提供衬底；
[0019]在所述衬底上形成第一电极层；
[0020]在所述第一电极层上形成异质结材料层；
[0021]在所述异质结材料层上形成第二电极层；
[0022]其中，所述异质结材料层包括n+1个第一子层和n个第二子层，所述n+1个第一子层和n个第二子层交替层叠设置，所述第1个第一子层贴合所述第一电极层设置，所述第n+1个第一子层贴合所述第二电极层设置；其中，n为正整数；
[0023]所述第一子层的材料包括ATe2，所述第二子层的材料包括M
x
Te1‑
x
，其中，A为Ti或Zr，M为C或B，0≤x≤0.5。
[0024]可选地，所述在所述第一电极层上形成异质结材料层的步骤具体包括：
[0025]在所述第一电极层上依次交替沉积n+1个第一子层和n个第二子层。
[0026]可选地，所述沉积的方法包括物理气相沉积法、化学气相沉积法中的一种。
[0027]有益效果：本专利技术中，第一子层的材料包括ATe2(TiTe2或ZrTe2)，其作为导电夹层，本身就能够降低器件的漏电流，同时第二子层包括M
x
Te1‑
x
，M
x
Te1‑
x
在高阻态时Te周围的化学环境与ATe2中Te周围的化学环境不同，晶格散射较大，进一步降低漏电流。进一步地，第二子层中的M
x
Te1‑
x
在进行第一次开关后产生的热量导致局部温度升高，且ATe2热导率低，能够对第二子层中的M
x
Te1‑
x
形成较好的保温效果，进而降低阈值电压。此外，包括ATe2的第一子层还可作为限制层，限制第二子层中的M原子和Te原子经过多次操作后而发生的扩散，将材料从三维阈值降低成二维阈值，能够有效减少孔洞的产生，降低电阻波动性，提高阈值选通开关器件的稳定性与疲劳寿命。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例中碲基阈值选通开关器件的结构示意图。
[0029]图2为本专利技术另一实施例中碲基阈值选通开关器件的结构示意图。
[0030]图3为本专利技术又一实施例中碲基阈值选通开关器件的结构示意图。
[0031]图4为本专利技术实施例1中碲基阈值选通开关器件的电流电压特性图。
[0032]图5为本专利技术实施例1中碲基阈值选通开关器件的循环特性图。
[0033]图6为本专利技术实施例4中碲基阈值选通开关器件的电流电压特性图。
[0034]图7为本专利技术实施例4中碲基阈值选通开关器件的循环特性图。
具体实施方式
[0035]本专利技术提供一种碲基阈值选通开关器件及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0036]除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0037]若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碲基阈值选通开关器件，其特征在于，包括衬底，以及依次层叠设置在所述衬底上的第一电极层、异质结材料层和第二电极层；所述异质结材料层包括n+1个第一子层和n个第二子层，所述n+1个第一子层和n个第二子层交替层叠设置，所述第1个第一子层贴合所述第一电极层设置，所述第n+1个第一子层贴合所述第二电极层设置；其中，n为正整数；所述第一子层的材料包括ATe2，所述第二子层的材料包括M
x
Te1‑
x
，其中，A为Ti或Zr，M为C或B，0≤x≤0.5。2.根据权利要求1所述的碲基阈值选通开关器件，其特征在于，所述第一子层的材料为沿着[001]方向生长的六方相晶态ATe2。3.根据权利要求1所述的碲基阈值选通开关器件，其特征在于，所述第一子层的厚度为1～3nm。4.根据权利要求3所述的碲基阈值选通开关器件，其特征在于，所述第二子层的厚度为2～10nm。5.根据权利要求4所述的碲基阈值选通开关器件，其特征在于，所述异质结材料层的厚度小于等于50nm。6.根据权利要求5所述的碲基阈值选通开关器件，其特征在于，n的取值为1～8。7.根据权利要求1所述的碲基阈值选通开关器件，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁科元，秦仟仟，饶峰，刘明龙，钟名鉴，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：