[发明专利]一种复合薄膜相变材料

说明书

本发明提供了一种复合薄膜相变材料，涉及纳米材料技术领域，所述复合薄膜相变材料的化学结构式为(SnO₂/Ge₂Sb₂Te₅)_n，其中n为正整数，所述复合薄膜相变材料是通过磁控溅射法将SnO₂纳米薄膜和Ge₂Sb₂Te₅纳米薄膜进行纳米量级复合制备而成，所得到的复合薄膜相变材料形成的类超晶格结构能够提供较大的析晶活化能、较好的十年数据保持能力、较大的晶态电阻和非晶态电阻以及较高的非晶态/晶态电阻比，更重要的是，该复合薄膜相变材料可实现纳秒级别的相转变，与传统Ge₂Sb₂Te₅材料相比，在具有较大的晶态电阻和非晶态电阻的同时也保持了较快的相变速度。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种复合薄膜相变材料及。

背景技术

相变存储技术(PCM)作为新一代存储技术,利用特殊材料在晶态和非晶态之间相互转换的相变来储存数据,其芯片目前广泛使用的核心材料是GST(由锗锑碲按比例混合而成)。PCM的写入速度比flash快100倍,并具备高达百万次的数据擦写能力(普通USB 3000次,企业级flash 3万次)以及非易失性等优势,成为存储产业继DRAM、ROM、FLASH的“后起之秀”。

目前在相变存储器存储材料中，Sb₂Te₃具有较快的晶化速度(ns量级)，但是结晶温度较低(100℃)，GeTe具有较高的结晶温度(191℃)，但是结晶速度较慢(μs量级)。就单一结构材料而言，因为相变材料在结晶速度和热稳定性之间存在一个平衡，所以很难同时具有较快的晶化速度和较高的结晶温度。在伪二元Sb₂Te₃-GeTe链上，Ge₂Sb₂Te₅材料的晶化温度约为168℃，结晶时间最短可以达到50ns，非晶态与晶态电阻值比较大，达到105，非晶态和晶态之间具有较好的可逆性。但是实际应用中Ge₂Sb₂Te₅存储材料存在以下缺点：

(1)Ge₂Sb₂Te₅在相变时有较大的密度变化(在晶化和相转变后分别增加了6.8％和8.8％)，结晶速度不佳，一般为几百ns，影响到擦写速度和器件的可靠性；

(2)Ge₂Sb₂Te₅熔点较高为620℃，晶态电阻较低，会导致以传统Ge₂Sb₂Te₅材料为存储介质的相变存储技术存储单元的功耗变大；

(3)Ge₂Sb₂Te₅的晶化温度只有160℃，仅能在85℃的环境温度下将数据保存10年。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种相变速度较快、热稳定性好、数据保存时间长的复合薄膜相变材料。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：