【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及相变存储，尤其涉及一种相变材料、相变异质结薄膜及相变存储单元。
技术介绍
1、人工智能(ai)技术的快速发展有望改善医疗保健、交通运输等多个领域，但其巨大潜力的发挥要以足够的算力为基础，计算机需要有更强大的内存支撑。理想情况下，支持ai技术的存储设备不仅要有与静态随机存储器(sram)一样快的速度，还要有类似于动态随机存储器(dram)或闪存的存储容量，更重要的是，它耗能要低。但目前还没有满足所有这些需求的存储技术，这导致了所谓的“内存瓶颈”。为了解决目前ai技术的性能及应用被内存限制的问题，迫切需要高速、高密度、低功耗的非易失性存储器设备；其中，相变存储单元由于具有高速读取、高可擦写次数、非易失性、元件尺寸小、功耗低、抗强震动和抗辐射等优点，在高速与海量信息存储方面有巨大的潜能，是新型存储技术中最有力的竞争者，被国际半导体工业协会认为最有可能取代目前的闪存存储器而成为未来存储器主流产品的器件和最先成为商用产品的器件。
2、相变存储单元的基本原理是利用器件中存储材料在高电阻和低电阻之间的可逆转变来实现“0”和“1”的存储。通过使用不同类型的电信号诱导存储材料在高、低电阻之间进行可逆转变，以实现数据信息存储。
3、现有相变存储单元中，利用了相变材料在非晶和多晶之间的可逆转变来实现上述的电阻变化，但是非晶化过程需要经历熔化-淬火过程，因此需要巨大的能量，导致相变存储单元功耗较高，不利于高密度大容量存储。
4、因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
1、基于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种相变材料、相变异质结薄膜及相变存储单元，旨在解决现有相变材料实现可逆转变过程中需要的能量较高，进而导致相变存储单元功耗较高的问题。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术的第一方面，提供一种相变材料，其中，所述相变材料为沿着[111]晶向生长的立方相单晶，所述相变材料的化学式为mx(sc2te3)1-x，其中，m为ge或ga，0.1≤x≤0.5。
4、本专利技术的第二方面，提供一种相变异质结薄膜，其中，包括交替层叠设置的n+1个晶相转变薄膜层和n个晶相稳定薄膜层，所述晶相转变薄膜层包括本专利技术如上所述的相变材料，所述晶相稳定薄膜层包括沿着[001]晶向生长的tiyte1-y单晶，其中，0.3≤y≤0.5，n为正整数。
5、可选地，所述晶相转变薄膜层的厚度为0.6～10nm；所述晶相稳定薄膜层的厚度为3～9nm；2≤n≤17。
6、本专利技术的第三方面，提供一种相变存储单元，其中，所述相变存储单元包括本专利技术如上所述的相变异质结薄膜。
7、可选地，所述相变存储单元还包括底电极和顶电极，所述底电极、相变异质结薄膜、顶电极依次层叠设置。
8、可选地，所述相变存储单元还包括：
9、介质包覆层，包覆在依次层叠设置的相变异质结薄膜、顶电极构成的整体的侧面上。
10、可选地，所述顶电极的材料包括a1、w、tin中的至少一种，所述顶电极的厚度为100～200nm；所述底电极的材料包括a1、w、tin中的至少一种；所述底电极的厚度为100～200nm；
11、所述介质包覆层的材料包括sio2、si3n4中的至少一种。
12、本专利技术的第四方面，提供一种相变存储单元的制备方法，其中，包括步骤：
13、提供底电极；
14、在所述底电极上形成相变异质结薄膜，所述相变异质结薄膜为本专利技术如上所述的相变异质结薄膜；
15、在所述相变异质结薄膜层上形成顶电极后，得到所述相变存储单元。
16、可选地，在所述底电极上形成相变异质结薄膜的步骤具体包括：
17、在所述底电极上交替沉积n+1个晶相转变薄膜层和n个晶相稳定薄膜层，得到所述相变异质结薄膜。
18、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。
19、有益效果：本专利技术所述相变材料为mx(sc2te3)1-x，m原子位于六配位八面体结构位置，此时为低阻态，通过施加电流，在原有六个m-te键中，三个弱键被打断，三个强键得到保留，m原子越过一定的势垒，沿着晶向移动到稳定的四配位四面体结构位置，此时为高阻态，由此实现高、低阻态之间的转变。这种固-固相变的过程相较于传统相变材料需要经历熔化-淬火过程实现相变，只需m原子在六配位八面体结构位置和四配位四面体结构位置之间的跳变，大大减少了相变过程所需消耗的能量，进而可降低相变存储单元的功耗。
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1.一种相变材料，其特征在于，所述相变材料为沿着[111]晶向生长的立方相单晶，所述相变材料的化学式为Mx(Sc2Te3)1-x，其中，M为Ge或Ga，0.1≤x≤0.5。
2.一种相变异质结薄膜，其特征在于，包括交替层叠设置的N+1个晶相转变薄膜层和N个晶相稳定薄膜层，所述晶相转变薄膜层包括权利要求1所述的相变材料，所述晶相稳定薄膜层包括沿着[001]晶向生长的TiyTe1-y单晶，其中，0.3≤y≤0.5，N为正整数。
3.根据权利要求2所述的相变异质结薄膜，其特征在于，所述晶相转变薄膜层的厚度为0.6～10nm；所述晶相稳定薄膜层的厚度为3～9nm；2≤N≤17。
4.一种相变存储单元，其特征在于，所述相变存储单元包括权利要求2-3任一项所述的相变异质结薄膜。
5.根据权利要求4所述的相变存储单元，其特征在于，所述相变存储单元还包括底电极和顶电极，所述底电极、相变异质结薄膜、顶电极依次层叠设置。
6.根据权利要求5所述的相变存储单元，其特征在于，所述相变存储单元还包括：
7.根据权利要求6所述的相变存储
8.一种相变存储单元的制备方法，其特征在于，包括步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在所述底电极上形成相变异质结薄膜的步骤具体包括：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，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。
...【技术特征摘要】
1.一种相变材料，其特征在于，所述相变材料为沿着[111]晶向生长的立方相单晶，所述相变材料的化学式为mx(sc2te3)1-x，其中，m为ge或ga，0.1≤x≤0.5。
2.一种相变异质结薄膜，其特征在于，包括交替层叠设置的n+1个晶相转变薄膜层和n个晶相稳定薄膜层，所述晶相转变薄膜层包括权利要求1所述的相变材料，所述晶相稳定薄膜层包括沿着[001]晶向生长的tiyte1-y单晶，其中，0.3≤y≤0.5，n为正整数。
3.根据权利要求2所述的相变异质结薄膜，其特征在于，所述晶相转变薄膜层的厚度为0.6～10nm；所述晶相稳定薄膜层的厚度为3～9nm；2≤n≤17。
4.一种相变存储单元，其特征在于，所述相变存储单元包括权利要求2-3任一项所述的相变异质结薄膜。
5.根据权利要求4...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁科元，钟名鉴，饶峰，秦仟仟，谢嘉涛，刘培煦，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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