[发明专利]一种碲基三元纳米线及其阵列的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及碲基相变纳米材料制备方法，具体说，是关于一维相变铟锑碲纳米线及其阵列的制备方法。

背景技术

半导体存储器根据是否可以随时对其进行读、写操作可分成只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。根据断电后是否能够保存数据，可分为以DRAM、SRAM为代表的易失性存储器和以FLASH为代表的非易失性存储器。理想的存储器，应该具有随机存储器那样的读写速度，又能保持断电后数据不丢失，即非易失性随机存储器（nonvolatile random access memory）。

相变随机存储器（Phase change random access memory、PCRAM）具有存储单元尺寸小、非易失性、循环寿命长、稳定性好、功耗低、可嵌入功能强等有点，特别是优秀的尺寸微缩性能，被认为是下一代非易失性存储技术的最佳解决方案之一。1968年奥弗辛斯基（Stanford R.Ovshinsky）发表了第一篇描述基于相变理论的存储器：材料由非晶态变成晶态，再变回非晶态的过程中，其非晶态和晶态表现出不同的光学特性和电学特性，因此利用相变材料的晶态和非晶态分别代表“0”和“1”以存储数据。这一理论提出的四十多年后，2009年三星电子发布了512MB的PCRAM芯片测试样品，在寿命和速度上其性能都极大地超越了传统的FLASH技术，标志着PCRAM进入商用领域的新时代。国内，中国科学院上海微系统与信息技术研究所、中芯国际集成电路制造有限公司和超捷储存技术股份有限公司正联合研发PCRAM技术。

相变随机存储器的核心的是以碲基硫属化合物（如Ge-Sb-Te、In-Sb-Te等）为基础的相变材料。具有实用性的相变材料一般具有岩盐或立方结构以及高配位数，具有低熔点可减少功耗，。In-Sb-Te材料具有岩盐结构，且配位电子数大于4，是合适的相变材料。其晶态和非晶态具有明显的光学特性变化和电阻变化，且可高速相变。尤其是一维纳米线结构的In-Sb-Te纳米线相变材料具有许多优势：首先，此In-Sb-Te纳米线结构相变随机存储器的熔点比块体的熔点低，减少热耗；其次，In-Sb-Te纳米线相变随机存储器器件单元的体积比基于薄膜的器件的体积小，使得编程所需的电流小能量少；再次，In-Sb-Te纳米线相变随机存储器很容易和二极管集合，减少工艺流程；最后，自组装的In-Sb-Te纳米线阵列可以满足存储器尺寸微缩所需要的高密度存储。

已有的制备相变纳米线的方法主要是改进的化学气相沉积技术，如vapor–liquid–solid(VLS)法,金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)。这些方法虽然通过气态的初始化合物之间的气相化学反应而形成固体物质沉积在基体上。但是VLS法一般需要很高的温度，能耗大，且需要人工合成纳米点作为线生长的种子；而后者MOCVD法，对原料要求较高，许多有机金属化合物蒸气有毒、易燃，反应副产物多，有时甚至影响晶体生长。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，是提供一种低成本、低能耗、工艺简单的，能大量生产In-Sb-Te纳米线的制备方法。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种碲基三元纳米线及其阵列的制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1，制备电解液：配制pH=2.2缓冲溶液，并向所述缓冲溶液中加入氯化锑、氯化铟和亚碲酸钾，完全溶解均匀；

步骤2，准备电解池：将模板的一面导电作为工作电极，同时在电解池中设置参比电极和对电极，并将步骤1制备的电解液转移至电解池中，然后将电解池密封通入惰性气体，以除去电解液中的溶解氧；

步骤3，进行电化学沉积：选择进行差分脉冲电沉积，一个脉冲循环参数为在-1.4V下沉积50—300ms，优选200—300ms，然后-0.4V下沉积50—200ms，优选100—200ms，依照脉冲循环参数连续进行沉积30—40分钟。

在上述方法中，所述步骤1中，所述pH=2.2缓冲溶液按照下述方法进行准备：柠檬酸1.05g、氢氧化钠0.42g、盐酸0.8ml溶解在49.2ml水中，超声分散成无色透明溶液。

在上述方法中，所述步骤1中，所述氯化锑、氯化铟和亚碲酸钾分别为体系提供元素锑、铟和碲，三种元素的摩尔比为4：4：1，例如10mM氯化锑（SbCl₃）、10mM氯化铟（InCl₃）2.5mM亚碲酸钾（K₂TeO₃）。