[发明专利]高速低功耗Ti-Ge-Sb纳米复合相变薄膜及其制备和应用

权利要求书

1.高速低功耗Ti-Ge-Sb纳米复合相变薄膜，其特征在于，该薄膜为掺金属元素Ti的Ge₈Sb₉₂纳米相变薄膜，厚度为20-200nm，其化学组成符合化学通式Ti_x(Ge₈Sb₉₂)_1-x，其中，x为金属Ti元素的原子百分比，且0<x<0.3。

2.根据权利要求1所述的高速低功耗Ti-Ge-Sb纳米复合相变薄膜，其特征在于，所述的纳米复合相变薄膜能在小于10ns时间内实现从非晶态到晶态的相结构转变。

3.根据权利要求1所述的高速低功耗Ti-Ge-Sb纳米复合相变薄膜，其特征在于，所述的x的优选范围为0.02<x<0.28。

4.如权利要求1所述的高速低功耗Ti-Ge-Sb纳米复合相变薄膜的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：

(1)清洗SiO₂/Si(100)基片表面、背面，去除灰尘颗粒、有机与无机杂质；

(2)磁控溅射共溅射法制备相变薄膜的前期准备；

(3)磁控溅射共溅射法制备相变薄膜。

5.根据权利要求4所述的高速低功耗Ti-Ge-Sb纳米复合相变薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)采用以下步骤：

(a)将基片置于乙醇溶液中，用超声清洗5-15分钟，去基片表面灰尘颗粒以及无机杂质；

(b)将基片置于丙酮溶液中，用超声清洗5-15分钟，去基片表面有机杂质；

(c)将基片置于去离子水中，用超声清洗5-15分钟，再次清洗表面；

(d)取出基片，用高纯N₂吹干表面和背面，放置在干燥箱内待用。

6.根据权利要求4所述的高速低功耗Ti-Ge-Sb纳米复合相变薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)采用以下步骤：

(a)应用同靶位双靶材共溅射方法，将Ge₈Sb₉₂合金靶材放在溅射仪的靶位上，在Ge₈Sb₉₂靶上面放置多块半径20mm，厚度2mm，圆心角为30°的扇形Ti靶材，使两者圆心重合；

(b)将清洗干净的SiO₂/Si(100)基片固定在样品托盘上，密封溅射仪器腔体，关闭对外通气阀门；

(c)开启真空计和机械泵抽真空，待腔体内真空达到10Pa或以下时，启动分子泵，打开插板阀，抽真空至2×10^-4Pa以下；

(d)将Ge₈Sb₉₂(Ti)靶材的溅射电源设置为交流电源，溅射功率设置为15-30W；

(d)使用高纯Ar气作为溅射气体，Ar气流量设为20-50SCCM，溅射气压小于3×10^-1Pa。

7.根据权利要求4所述的高速低功耗Ti-Ge-Sb纳米复合相变薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)采用以下步骤：用上位机软件在线控制和监测镀膜的全过程，设置溅射时间，靶材的溅射速度为3-10s/nm，将基片旋转到Ge₈Sb₉₂(Ti)靶位，开启交流溅射电源，在SiO₂/Si(100)基片上溅射60-2000s得到20-200nm沉积态的Ti_x(Ge₈Sb₉₂)_1-x(0<x<0.3)合金薄膜，溅射结束后，关闭Ge₈Sb₉₂(Ti)靶位的交流溅射电源。

8.如权利要求1所述的高速低功耗Ti-Ge-Sb纳米复合相变薄膜在PCRAM器件中的应用，利用相变薄膜非晶态时的高电阻率和晶态时的低电阻率实现数据“1”和“0”的状态记录。