[发明专利]一种复合相变薄膜材料（Si/Ge2

说明书

本发明公开了一种复合相变薄膜材料（Si/Ge₂Sb₂Te₅/Si）_n，由10组Si/Ge₂Sb₂Te₅/Si复合薄膜单元组成，每一组复合薄膜单元包括两层Si纳米薄膜和一层Ge₂Sb₂Te₅纳米薄膜，Ge₂Sb₂Te₅薄膜的两侧表面由Si薄膜完全包覆。本发明复合相变薄膜材料利用了Si‑Ge₂Sb₂Te₅界面效应与应力调控相变特性，使用的Si纳米薄膜具有相对较高的热胀系数，其在升温过程中对Ge₂Sb₂Te₅提供一个张应力，并在Ge₂Sb₂Te₅相变时阻碍其结构的收缩，从而能显著调控Ge₂Sb₂Te₅的相变温度和相变速率，能够实现结晶温度、结晶速率、热稳定性、数据保持力的调控，同时可以调控晶态电阻。

本申请是申请号为201510923584.4，申请日为2015年12月14日，发明创造名称为“复合相变薄膜材料（Si/Ge₂Sb₂Te₅/Si）_n及其制备方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域的相变薄膜材料，具体涉及一种复合相变薄膜材料（Si/Ge₂Sb₂Te₅/Si）_n。

背景技术

随着多媒体计算机网络在全球的延伸和普及，储存介质的开发与研究越来越受到人们的重视。Ge₂Sb₂Te₅（简称GST）是目前大家公认的、研究最多、最为成熟的相变材料，极为符合商用存储器的需求。但是，Ge₂Sb₂Te₅目前仍然有许多性质缺陷或不足亟待解决，其较低的结晶温度和较差的热稳定性使得GST 的数据保持力不尽人意，存在很多有待改善和提高的地方（Loke, D.等，Science, 2012,336（6088）: 1566）。比如，Ge₂Sb₂Te₅薄膜的晶化温度只有160℃左右，仅能在85℃的环境温度下将数据保持10年，其次， Ge₂Sb₂Te₅薄膜以形核为主的晶化机制使得其相变速度较慢，无法满足未来高速、大数据时代的信息存储要求。这些问题阻碍了其进一步的产业化。

人们对Ge₂Sb₂Te₅提出了各种不同的优化方法，例如通过掺杂其他元素或在两层Ge₂Sb₂Te₅之间穿插其他薄膜层来改性。

关于掺杂其他元素的方式，中国专利文献CN 101109056 B（申请号200710042918.2）公开了一种铝掺杂相变薄膜材料Al_x（Ge₂Sb₂Te₅）_100-x，其中0＜x≤5，制备时使用磁控溅射镀膜系统，将金属铝靶材与Ge₂Sb₂Te₅靶材分别安装在一磁控直流溅射靶和一磁控射频溅射靶中，通过退火来实现薄膜在各温区的相变。