[发明专利]多层相变薄膜及制备方法和应用

说明书

本发明属于薄膜材料技术领域，为了解决目前的薄膜材料相变速度慢和稳定性差的问题，本发明公开了一种多层相变薄膜及制备方法和应用，其中，所述的多层相变薄膜包括交替层叠的单层(C₃H₃N)n薄膜层和单层Sn₂₇Sb₇₃薄膜层，所述的单层(C₃H₃N)n薄膜层的厚度为10‑200nm，所述的单层Sn₂₇Sb₇₃薄膜层的厚度为10‑200nm，所述的多层相变薄膜总厚度为150‑250nm。本发明的多层相变薄膜具有相变速度快，稳定性高的优点。

技术领域

本发明涉及薄膜材料技术领域，具体涉及一种多层相变薄膜及制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着我国网络经济的飞速发展，尤其是5G网络的布局和发展，对非挥发存储器的需求急剧增长。基于硫系化合物的相变存储器由于具有快的读写速度、高密度存储能力以及能够和目前的CMOS工艺兼容等优点，被业界认为最有希望替代闪存(flashmemory)成为下一代非挥发存储器的主流存储技术。基于Ge2Sb2Te5(GST)的相变存储器是利用GST在非晶态与晶态之间的巨大电阻率差异实现双稳态的存储。当一个宽而矮的电脉冲经过非晶态(高阻态)的GST薄膜，电流产生的焦耳热能够使GST发生晶化，从而实现高阻态到低阻态的转变；为了使GST从晶态(低阻态)回复到非晶态(高阻态) ，只要施加一个窄而高的电脉冲加热GST到达熔点以上，而后在脉冲的“陡降”过程中，通过急速冷却就可以使GST回复到非晶态。

传统的单层相变材料越来越表现出局限性，比如说热稳定性不高、晶化速度不快、数据可靠性无法满足大数据存储需求、材料成分偏析、孔洞形成等，这些都导致器件失效。因此优化相变材料的性能非常重要，这方面的研究工作主要集中在两个方面：一是对传统GST材料进行掺杂改性，二是研究新型相变存储材料。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种多层相变薄膜及制备方法和应用，本发明的多层相变薄膜具有热稳定性高和相变速度快的优点。

本发明实施例的目的是通过如下技术方案实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种多层相变薄膜，所述的多层相变薄膜包括交替层叠的单层(C₃H₃N)n薄膜层和单层Sn₂₇Sb₇₃薄膜层，所述的单层(C₃H₃N)n薄膜层的厚度为10-200nm，所述的单层Sn₂₇Sb₇₃薄膜层的厚度为10-200nm，所述的多层相变薄膜总厚度为150-250nm。

进一步的，所述的(C₃H₃N)n薄膜层为聚丙烯腈。

第二方面，本发明实施例提供了一种多层相变薄膜的制备方法，所述的多层相变薄膜采用磁控溅射方法制备，衬底采用SiO₂/Si(100)基片，溅射靶材为(C₃H₃N)n靶材和Sn₂₇Sb₇₃靶材，溅射气体为高纯Ar气，依次层叠溅射单层(C₃H₃N)n薄膜层和单层 Sn₂₇Sb₇₃薄膜层，所述的单层(C₃H₃N)n薄膜层的厚度为10-200nm，所述的单层 Sn₂₇Sb₇₃薄膜层的厚度为10-200nm，所述的多层相变薄膜总厚度为150-250nm。

进一步的，所述的(C₃H₃N)n靶材的纯度为原子百分比99.999％以上，所述的Sn₂₇Sb₇₃靶材的纯度为原子百分比99.999％以上，本底真空度不大于1×10^-4Pa。