[发明专利]铝铜锑相变薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及相变信息存储领域，是一种铝铜锑相变薄膜及其制备方法。该铝铜锑相变薄膜可用于高密度、高速可擦重写相变光盘和相变随机存储器等，可用来提高介质的相变速率，进而提高器件的数据传输速率。

背景技术

相变信息存储的基本概念最初由S.R. Ovshinsky在1968年提出（S.R. Ovshinsky，Reversible Electrical Switching Phenomena in Disordered Structures, Phys. Rev. Lett. 21, 1450 (1968)），主要是利用相变材料晶态时的高反射率以及低电阻和非晶态时的低反射率以及高电阻之间的可逆变化来实现信息的存储。信息存储基本可分为写、读、擦三个过程：在晶态的薄膜上面利用短脉宽、高功率的激光或者电脉冲作用，使薄膜迅速升温到熔化温度以上，然后迅速冷却得到非晶态的数据记录点；这些记录点可以用低功率的连续激光或者电流，利用晶态和非晶态之间足够大的反射率或者电阻值差别进行数据的读出；利用相对较长的脉宽、中等功率的激光或者电脉冲作用于非晶态记录点上，使其温度上升到晶化温度以上进行晶化，进而擦除记录点。

相变材料是相变信息存储器件中的关键，由于在器件应用中相变材料都是以薄膜形式出现，发展性能优异的相变材料薄膜及其制备方法显得至关重要。

目前的相变材料主要有Ge₂Sb₂Te₅和AgInSbTe等硫系半导体材料（含Te元素），已经做为存储介质成功应用于可擦重写光盘以及相变随机存储器中。然而由于传统相变材料的晶化时间比较长（一般约为200ns，参见：Y.Fukuyama et.al., Time-resolved investigation of nanosecond crystal growth in rapid-phase-change materials: correlation with the recording speed of digital versatile disc media, Applied Physics Express 1, 045001 (2008)），制约着相变光盘以及相变存储器的数据擦除速率，进而影响传输速率，需要发展新型快速相变材料。

发明内容

本发明的目的在于提出一种铝铜锑相变薄膜及其制备方法，该铝铜锑相变薄膜具有较快的相变速度和较高的反射率对比度。

本发明的解决方案如下：

一种铝铜锑相变薄膜，其特点在于该是相变薄膜的成分为AlxCuySbz ，其中：x的取值范围为1～10 at%，y的取值范围为在1～40 at%，z的取值范围为在60～98 at%，该铝铜锑薄膜是利用磁控溅射薄膜制备设备，经过AlCu合金靶和Sb靶共溅在清洁的基片上制备的，所述的铝铜锑薄膜的厚度为5～500nm。

所述的薄膜结构包括单层结构或三层结构：

单层结构，即：铝铜锑薄膜直接沉积在基片上面；

三层结构，在基片上先后沉积下介质层、铝铜锑薄膜和上介质层。

所述的基片是厚度为0.05-3mm的Si，或K9玻璃，或聚碳酸酯。

所述的下介质层和上介质层为厚度为0～100nm的ZnS-SiO₂或SiN，所述的ZnS-SiO₂中ZnS占80at%，SiO₂占20at%。

一种铝铜锑相变薄膜的制备方法，采用磁控溅射镀膜机制备，该方法包括如下步骤：

（a）基片采用干净的聚碳酸酯盘基放入磁控溅射镀膜机的托盘上，后用纯度99.9％高压氮气吹干；

（b）把裁好的基片用镊子固定在磁控溅射仪的样品托上，然后把样品托夹持在溅射真空腔里的基片座上，把需要溅射的介质靶材ZnS-SiO₂和共溅的Sb靶和Al_xCu_y合金靶放到相应的靶基座上固定好；调节靶材与基片之间的距离，然后关闭真空腔盖开始抽真空过程：首先利用机械泵抽真空至5Pa以下，然后开分子泵，1小时后开高真空计，查看溅射腔内真空度，直至腔内真空度优于4×10^-4Pa，关闭高真空计；