[发明专利]抗应力的超晶格相变存储单元、其制备方法与相变存储器

权利要求书

1.一种抗应力的超晶格相变存储单元，其特征在于，包括：

柔性衬底层，以及依次沉积在所述柔性衬底层上的第一绝缘层、下电极层和第二绝缘层，所述第二绝缘层的内部开设有通孔且所述通孔贯穿第二绝缘层并与所述下电极层相接触；在该通孔的侧壁上形成有环状碳纳米管层；

超晶格薄膜，所述超晶格薄膜形成于所述环状碳纳米管层的内部且与该环状碳纳米管层之间通过第三绝缘层隔离；该超晶格薄膜包括交替生长的具有范德华间隙的第一相变层和第二相变层；

上电极，所述上电极形成于第四绝缘层的表面，该上电极通过第四绝缘层上的通孔与超晶格薄膜相接触，且与环状碳纳米管层之间通过第四绝缘层隔离。

2.如权利要求1所述的超晶格相变存储单元，其特征在于，所述柔性衬底层为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺及铁、铝、铜、金、银、铂金属箔片中的任意一种。

3.如权利要求1所述的超晶格相变存储单元，其特征在于，所述环状碳纳米管层与下电极层的接触面之间还设有催化诱导层；该环状碳纳米管层的原子层数为1-20。

4.如权利要求1-3任一项所述的超晶格相变存储单元，其特征在于，所述第一相变层和第二相变层的相变材料为具有范德华间隙的Sb-Te二元化合物、Bi-Te二元化合物、In-Se二元化合物、Ge-Sb-Te三元化合物、Ge-Bi-Te三元化合物、Ge-Sb-Bi-Te四元化合物或者它们经元素掺杂形成的化合物中化学式不同的任意两种；

掺杂的元素为C、Cu、N、O、Si、Sc、Ti、Ag、In中的至少一种。

5.如权利要求4所述的超晶格相变存储单元，其特征在于，所述第一相变层和第二相变层的相变材料为Sb₂Te₃、Bi₂Te₃、Ge₂Sb₂Te₅、Ge₁Sb₂Te₄中的任意不同的两种。

6.如权利要求1-3任一项所述的超晶格相变存储单元，其特征在于，所述第一、第二、第三、第四绝缘层的材料为具有范德华间隙的六方氮化硼；

所述上电极、下电极层的材料选自Al、W、Ag、Cu、Au、Pt、Ti₃W₇中的任意一种。

7.一种抗应力的超晶格相变存储单元的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一柔性衬底层，在所述柔性衬底层上依次沉积第一绝缘层、下电极层和第二绝缘层；

在所述第二绝缘层的内部开设第一通孔，所述第一通孔贯穿第二绝缘层并与所述下电极层相接触；

在所述第一通孔的侧壁上诱导生长碳纳米管，形成环状碳纳米管层；

在所述环状碳纳米管层的内部填充第三绝缘层，并在所述第三绝缘层的内部开设轴心与第一通孔重合的第二通孔；所述第二通孔贯穿第三绝缘层并与下电极层相接触；

在所述第二通孔的内部交替生长具有范德华间隙的第一相变层和第二相变层，形成超晶格薄膜；

在第二绝缘层的表面沉积第四绝缘层，去除位于所述超晶格薄膜表面的第四绝缘层；

形成覆盖超晶格薄膜和第四绝缘层的上电极层。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，形成环状碳纳米管层的方法包括：

在所述第一通孔的底面形成催化诱导层，刻蚀所述催化诱导层以使其沿第一通孔的内壁形成环状结构；

在环状结构的催化诱导层上生长碳纳米管，以形成环状碳纳米管层。

9.如权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述环状碳纳米管层的原子层数为1-20。

10.一种相变存储器，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的抗应力的超晶格相变存储单元。