[发明专利]锑基二元相变薄膜

说明书

技术领域

本发明涉及相变信息存储领域，特别是一种锑基二元相变薄膜。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

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种锑基二元相变薄膜，该锑基相变薄膜具有较高的相变速度。

本发明的解决方案如下：

一种锑基二元相变材料薄膜，包括铝锑二元相变薄膜和锌锑(Zn_xSb_y)二元相变薄膜。

一种铝锑二元相变薄膜，其特点在于：利用磁控溅射设备，经过金属铝靶和锑靶共溅在清洁的基片上制备出铝锑相变薄膜层，通过改变溅射条件控制薄膜的成分和厚度，该铝锑相变薄膜层的结构为Al_xSb_y，其中Al的原子百分比x在3.8-14.6％之间，所述基片为厚度为0.6或1.2mm的聚碳酸酯(PC)；所述的铝锑相变薄膜层为厚度为20～200nm的AlSb。

一种锌锑(Zn_xSb_y)二元相变薄膜，其特点在于：利用磁控溅射设备，经过金属锌靶和锑靶两靶共溅在清洁的基片上制备出锌锑相变薄膜层，通过改变溅射条件控制薄膜的成分和厚度，其中Zn的原子百分比在7.8-45.5％之间，所述基片为厚度为0.6或1.2mm聚碳酸酯；所述的锌锑相变薄膜层为厚度为20-200nm的ZnSb。

本发明的技术效果：

与现有的相变材料Ge₂Sb₂Te₅以及AgInSbTe等相比，此种锑基二元相变薄膜(AlSb、ZnSb)的晶化速率得到明显提高(晶化时间一般小于150ns)，有望应用于更高传输速率的相变信息存储。

附图说明

图1为本发明锑基二元相变薄膜的一个实施例的多层膜结构示意图。

图2为由泵浦-探测装置所得到的Al_3.8Sb_96.2薄膜归一化反射率随时间的变化曲线。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。