一种制造技术

本发明专利技术属于微纳米电子材料领域，涉及到一种

【技术实现步骤摘要】
一种Se基选通管材料、选通管单元及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微纳米电子材料的
，特别涉及一种
Se
基选通管材料
、
选通管单元及其制备方法
。

技术介绍

[0002]随着大数据
、
云计算和物联网行业的蓬勃发展，伴随着海量信息爆炸式增长和不断膨胀的市场需求，数据的高效存储和便捷传递是当代对存储技术提出的严格要求，各种新型高性能存储技术也应运而生
。
其中，相变存储技术因其具有较为成熟的材料体系，制备工艺简单，与
CMOS
兼容性好，器件可靠性高，在速度和使用寿命方面具有优势等特点，得到业内的普遍认可
。
[0003]目前
3D PCM
采用了
crossbar
阵列结构，这种结构必须在每个
PCM
单元上串联一个选通器件，否则会存在巨大的漏电流，导致误操作
、
增加热串扰及功耗等问题
。
目前在
3D PCM
集成应用中广泛采用的是
Se
基奥氏阈值
(OTS)
开关选通管器件，其中具有代表性的材料是
SiGeAsSe
，尽管其具有高稳定与低漏电，但是必须含有剧毒元素
As。
而目前不含有
As
的
Se
基选通管常采用
Sb、N、Si
等元素掺杂以提升器件性能，在一定程度上提升了器件的循环特性以及泄露电流，但在综合性能上与含有
As
的
Se
基选通管仍有较大差距，尤其是在循环稳定性上，与满足存储器集成需求仍有一定差距
。
[0004]因此，如何提供一种安全无毒的
Se
基选通管材料，以及选通特性优异的选通管是目前急需解决的问题
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供了一种
Se
基选通管材料
、
选通管单元及其制备方法，用于解决现有选通管存在的选材安全
、
稳定性好
、
漏电小
、
阈值电压可调的问题
。
[0006]为实现上述目的，在本专利技术的第一方面，提供了一种
Se
基选通管材料，所述
Se
基选通管材料为包括
Ge、Se
和
B
元素的化合物，所述
Se
基选通管材料的化学通式为
(Ge
x
Se1‑
x
)1‑
y
B
y
M
z
，其中
M
元素为
In、Ga、Al、Zn
中的至少一种，且
0.1≤x≤0.9
，
0.02≤y≤0.15
，
0≤z≤0.2。
[0007]作为本专利技术的优选，所述
Se
基选通管材料的化学通式为
(Ge
x
Se1‑
x
)1‑
y
B
y
M
z
，优选
0.3≤x≤0.7
，
0.05≤y≤0.15
，
0.05≤z≤0.15。
[0008]作为本专利技术的优选，在所述
Se
基选通管材料的化合物中掺杂
C、N、Si
元素中的一种或多种；所述
C、N、Si
元素的总掺杂比例小于
Se
基选通管材料化合物原子数量比的
10
％
。
[0009]在本专利技术的第二方面，提供了一种
Se
基选通管材料的制备方法，所述方法包括：根据化学通式
(Ge
x
Se1‑
x
)1‑
y
B
y
M
z
中
Ge、Se、B
与
M
的不同配比，采用溅射法
、
蒸发法
、
化学气相沉积法
、
等离子体增强化学气相沉积法
、
低压化学气相沉积法
、
金属化合物气相沉积法
、
分子束外延法
、
原子气相沉积法或原子层沉积法制备所述
Se
基选通管材料
。
[0010]在本专利技术的第三方面，提供了一种选通管单元，所述
Se
基选通管材料选通管单元为奥氏阈值开关型选通管，包括：衬底，以及依次层叠在所述衬底上的第一金属电极层
、Se
基选通管材料层
、
缓冲层以及第二金属电极层
。
[0011]作为本专利技术的优选，所述
Se
基选通管材料层的厚度为
10
‑
100nm。
[0012]作为本专利技术的优选，所述第一金属电极层和第二金属电极层均为惰性电极，所述惰性金属电极层的材料包括：
Pt、W、Au、Ru、Al、TiW、TiN、TaN、IrO2、ITO
以及
IZO
中一种或多种；所述第一金属电极层的厚度为
100
‑
150nm
，所述第二金属电极层的厚度为
50
‑
100nm。
[0013]作为本专利技术的优选，所述缓冲层材料包括
C、Ge、SiO2中的一种或多种；所述缓冲层材料的厚度为1‑
5nm。
[0014]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
[0015]本专利技术的选通管材料化学通式为
(Ge
x
Se1‑
x
)1‑
y
B
y
M
z
，且
0.1≤x≤0.9
，
0.02≤y≤0.15
，
0≤z≤0.2
，且化合物中不含有
As
元素，
x、y、z
为元素的原子百分比
。
[0016]首先，通过
B
元素掺杂，取得了类
As
掺杂的效果
。
通过第一性原理计算，
B
元素掺杂后使得体系的均方位移减小近半，使得体系的稳定性得到极大提升，进一步使得基于本专利技术的选通管材料制备的选通管器件表现出较好的循环特性与阈值电压漂移稳定性
。
[0017]在
B
元素掺杂以外，选择
In、Ga、Al、Zn
中的至少一种元素掺杂，一方面可以提高
B
元素可稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
Se
基选通管材料，其特征在于，所述
Se
基选通管材料为包括
Ge、Se
和
B
元素的化合物，所述
Se
基选通管材料的化学通式为
(Ge
x
Se1‑
x
)1‑
y
B
y
M
z
，其中
M
元素为
In、Ga、Al、Zn
中的至少一种，且
0.1≤x≤0.9
，
0.02≤y≤0.15
，
0≤z≤0.2。2.
根据权利要求1所述的
Se
基选通管材料，其特征在于，所述
Se
基选通管材料的化学通式为
(Ge
x
Se1‑
x
)1‑
y
B
y
M
z
，优选
0.3≤x≤0.7
，
0.05≤y≤0.15
，
0.05≤z≤0.15。3.
根据权利要求1所述的
Se
基选通管材料，其特征在于，在所述
Se
基选通管材料的化合物中掺杂
C、N、Si
元素中的一种或多种；所述
C、N、Si
元素的总掺杂比例小于
Se
基选通管材料化合物原子数量比的
10
％
。4.
一种如权利要求1‑3任一项所述的
Se
基选通管材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：根据化学通式
(Ge
x
Se1‑
x
)...

【专利技术属性】
技术研发人员：童浩，陈江西，王伦，缪向水，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：