[发明专利]一种柔性V2

说明书

本发明涉及一种柔性V₂O₅/Ge₂Sb₂Te₅纳米多层相变薄膜材料及其制备方法，本发明材料是多层复合膜结构，由V₂O₅层和Ge₂Sb₂Te₅层交替沉积在柔性基层材料上，将Ge₂Sb₂Te₅层和V₂O₅层作为一个交替周期，后一个交替周期的Ge₂Sb₂Te₅层沉积在前一个交替周期的V₂O₅层上方。由于材料沉积在柔性基层材料上表现出较好的塑性形变特性，在柔性存储应用中有巨大潜力；在拉伸量为5.62％材料发生弯折的情况下仍具有明显的非晶态‑晶态可逆相变过程及较快的相变速度、较好的热稳定性、较高的数据保持能力，适用于高温环境下的数据存储；该材料的相变性能可通过加入的V₂O₅层厚度以及周期数进行有效调控。

技术领域

本发明涉及柔性信息存储技术领域，具体涉及一种柔性V₂O₅/Ge₂Sb₂Te₅纳米多层相变薄膜材料及其制备方法。

背景技术

基于硫系化合物材料为基础的相变存储器(PCRAM)是利用材料在晶态—非晶态之间转换从而实现信息存储的一种新型非挥发性存储器。当相变材料处于非晶态时具有高电阻，晶态时具有低电阻，利用电脉冲产生的焦耳热将相变材料内部原子重新排序或者打乱，从而实现高阻态与低阻态之间的重复转换，达到信息存储的目的。它具有读取速度快、稳定性强、功耗低、存储密度高、与传统的CMOS工艺兼容等优点，因而受到越来越多的研究者的关注。近年来，随着柔性电子器件的飞速发展，对柔性存储器也提出了更高的要求。

Ge₂Sb₂Te₅(GST)相变材料因其性能优异，是当前研究最多、应用最广的相变存储材料。但是由于其较低的结晶温度和较差的热稳定性使得Ge₂Sb₂Te₅的数据保持力不是很理想，所以，为了实现更高稳定性、更快相变速度的目的，许多新型相变存储材料被不断开发出来。比如Si-Sb-Te体系的材料有着比Ge-Sb-Te更高的电阻率差异，保证器件具有更高的开/关比 (具体详见Baowei Qiao,Jie Feng,Yunfeng Lai,Yanfei Cai,Yinyin Lin,etal.Phase-Change Memory Device Using Si-Sb-Te Film for Low Power Operation andMultibit Storage.Journal of Electronic Materials.2007,36:88-91)。此外，对Ge-Sb-Te合金进行掺杂改性也是一种行之有效的改善材料性能的方式。例如：Privitera等人研究发现，通过掺杂少量的N元素，可以显著提高GST的晶态电阻，且会提高材料从面心立方结构到六角密堆结构的转变温度，有利于实现PRAM的多态存储(具体详见S.Privitera,E.Rimini.Amorphous-to-crystal transition of nitrogen-and oxygen-dopedGe2Sb2Te5 films studied by in situ resistance measurements.Appl.Phys.Lett.,2004,85(15),3044-3046)。Rivera-Rodríguez等人发现在 GST薄膜中掺入O元素可以提高薄膜的结晶激活能与晶化温度，同时也会增加薄膜的晶态电阻(具体详见Rivera-Rodríguez C,Prokhorov E,Trapaga G,et al.Mechanism of crystallization of oxygen-doped amorphous Ge1Sb2Te4 thin films.J.Appl.Phys.,2004,96(2):1041-1046)。近些年，研究人员发现在Ge₂Sb₂Te₅薄膜掺入Ag，Al和Sn等金属元素也能有效提升薄膜材料的晶态电阻、晶化温度等。