本发明专利技术涉及微电子技术领域的材料，具体涉及一种Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料。本发明专利技术提供一种Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料，所述Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料是由铝、锑、硒三种元素组成。本发明专利技术的Al-Sb-Se纳米薄膜材料具有如下优点：首先，Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料具有较快的晶化速度，能够大大提高PCRAM的存储速度；其次，Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料具有较高的激活能，从而能够极大的改善PCRAM的热稳定性；再次，Al-Sb-Se相变材料中不含有有毒、易挥发的Te元素，因而相比传统的Ge2Sb2Te5材料，对人体和环境的影响较小。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微电子
的材料，具体涉及一种Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料及其制备方法和应用。
技术介绍
基于硫系化合物材料为基础的相变存储器(PCRAM)是利用材料在晶态-非晶态之间转换从而实现信息存储的一种新型非挥发性存储器。当相变材料处于非晶态时具有高电阻，晶态时具有低电阻，利用电脉冲产生的焦耳热实现高阻态与低阻态之间的重复转换，达到信息存储的目的。它具有读取速度快、稳定性强、功耗低、存储密度高、与传统的CMOS工艺兼容等优点，因而受到越来越多的研究者的关注。 Ge2Sb2TedH变材料因其性能优异，是当前研究最多、应用最广的相变存储材料。近年来，为了实现更高稳定性、更快相变速度的目的，越来越多的新型相变存储材料被不断开发出来。Peng等开发出了 Al-Sb-Te相变材料，不但具有小于IOns的较快相变速度，而且在124°C高温下能够将数据保持10年时间，具有较好的热稳定性(具体内容详见2011年第4 期第 99 卷 Applied Physics Letters 第 043105-1 至 043105-3 页)。Lu 等开发出了具有超长数据保持能力的Ga14Sb86合金，其10年数据保持温度达到162°C，可用于高温环境下的数据存储(具体内容详见2011年第6期第109卷Journal OfApplied Physics第064503-1至064503-3页)。另外，Si-Sb-Te、In-Te、Cu-Sb-Te等相变材料也得到了研究，具有较好的存储性能。
技术实现思路
传统的Ge2Sb2Te5相变材料中含有Te元素，Te材料熔点低、易挥发，而且具有毒性，容易污染半导体行业的生产线，对人体和环境也存在不良影响，这些都阻碍了 PCRAM的产业化推进。本专利技术的Al-Sb-Se相变材料,不含有Te兀素，属环境友好型材料。同时，Al-Sb-Se还具有超高的热稳定性、较低的功耗和较快的相变速度，是理想的相变存储材料，具有较好的市场应用前景。本专利技术提供一种Al-Sb-Se的相变材料，不但具有较快的相变速度，而且具有较好的热稳定性，数据保持能力较高，适用于高温环境下的数据存储。本专利技术第一方面提供一种Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料，所述Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料是由铝、锑、硒三种元素组成。优选的，所述Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料的化学通式为AlxSbySe1(l(l_x_y，其中O.10〈χ〈30·00,20. 00<y<80. 00。优选的，O.50〈χ〈20· 00,40. 00<y<80. 00。优选的，所述Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料的厚度为98_102nm。本专利技术所提供的Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料可根据需要制备成各种厚度的相变材料，并不局限于纳米相变薄膜材料。本专利技术第二方面提供一种Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料的制备方法，所述制备方法选自磁控溅射法、化学气相沉积(CVD)等本领域技术人员熟知的相变薄膜材料的制备方法。优选的，所述制备方法选自磁控溅射法。优选的，所述磁控溅射法的具体方法为靶材为Alz (Sb50Se50) 100_z复合靶，O. 50<z<20. 00，即在Sb5tlSe5tl靶中心叠放Al片，溅射气体为高纯Ar气，本底真空度小于IX l(T4Pa，溅射功率为 15-25W。优选的,所述溅射功率为20W。优选的，所用的衬底为Si02/Si(100)基片。 较佳的，所述Ar气的纯度为体积百分比99. 999%以上，气体流量为25-35sccm，溅射气压为O. 15-0. 25Pa ；优选的，所述Ar气的气体流量为30sccm，溅射气压为O. 2Pa。优选的，所述Sb5tlSe5tl靶的原子百分比纯度大于99. 999%，所述Al片的原子百分比纯度大于99. 999%，形状为圆形。本专利技术的Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料，采用高真空磁控溅射的方法沉积而成。通过叠放的Al片的直径来控制Alz (Sb5tlSe5tl) 1(KI_Z中Al的成分比。本专利技术第三方面提供一种Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料在高稳定相变存储器领域的应用。本专利技术所述的Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料表现出明显的非晶态_晶态的相变过程，而且其晶化温度和RESET电阻均随Al含量的增加呈单调增加趋势。本专利技术所述的Al-Sb-Se纳米相变薄膜的厚度可以通过溅射时间来调控。优选的，所述的Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料的制备方法，具体包括以下步骤I)清洗 Si02/Si (100)基片；2)安装好溅射复合靶材；设定溅射功率，设定溅射Ar气流量及溅射气压；3)采用室温磁控溅射方法制备Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料；a)将空基托旋转到Alz (Sb50Se50) 100_z复合靶靶位，打开靶上的直流电源，依照设定的溅射时间(如100s)，开始对Alz (Sb50Se50) 100_z复合靶材表面进行溅射，清洁靶位表面；b) Alz (Sb50Se50) 100_z复合靶表面清洁完成后，关闭Alz (Sb50Se50) 100_z复合靶靶位上所施加的直流电源，将待溅射的基片旋转到Alz (Sb50Se50) 100_z革巴位，打开Alz (Sb50Se50) 100_z复合靶靶位上的直流电源，依照设定的溅射时间，开始溅射Al-Sb-Se薄膜；4)重复步骤2)和3)两步，更换不同直径的Al片，在Si02/Si (100)基片上分别制备出 Al。.52Sb72.10Se27.38、All.oiSb7o.3tiSe28.69>A13 33Sb68.^3Se28.10 和 Al18.2(|Sb56.5(|Se25.30 纳米相变薄膜材料。本专利技术的Al-Sb-Se纳米薄膜材料能够应用于相变存储器，与传统的相变薄膜材料相比具有如下优点首先，Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料具有较快的晶化速度，能够大大提高PCRAM的存储速度；其次，Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料具有较高的激活能，从而能够极大的改善PCRAM的热稳定性；再次，Al-Sb-Se相变材料中不含有有毒、易挥发的Te元素，因而相比传统的Ge2Sb2Te5材料，对人体和环境的影响较小。附图说明图I为本专利技术所提供的Altl .52Sb72.10Se27.38、Al1.01Sbro. 30Se28.69、Al3.33Sb68.60Se28.10 和Al18.20Sb56.50Se25.30纳米相变薄膜材料的原位电阻与温度的关系曲线。图2为用于计算结晶激活能的本专利技术的Al18.2(lSb56.5(lSe25.3(l纳米相变薄膜材料及用于对比的Ge2Sb2Te5相变薄膜材料的Kissinger拟合曲线。图3为本专利技术的Al18.2(lSb56.5(lSe25.3(l纳米相变薄膜材料及用于对比的Ge2Sb2Te5相变薄膜材料的失效时间与温度倒数的对应关系曲线。具体实施例方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本专利技术的精神下进行各种修本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Al？Sb？Se纳米相变薄膜材料，所述Al？Sb？Se纳米相变薄膜材料是由铝、锑、硒三种元素组成。
【技术特征摘要】
1.一种Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料，所述Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料是由铝、锑、硒三种元素组成。2.如权利要求I所述的一种Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料,其特征在于,所述Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料的化学通式为AlxSbySe1(l(l_x_y，其中O. 10<x<30. 00,20. 00〈y〈80. 00。3.如权利要求2所述的一种Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料，其特征在于，O.50<x<20. 00，40.00<y<80. 00。4.如权利要求I所述的一种Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料,其特征在于,所述Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料的厚度为98-102nm。5.如权利要求1-4任一权利要求所述的一种Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料的制备方法，所述制备方法选自磁控溅射法、化学气相沉积。6.如权利要求5所述的一种Al-Sb-Se纳米相变薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射法的...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟继卫，胡益丰，孙明成，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。