[发明专利]碳掺杂锗锑碲相变靶材的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳掺杂锗锑碲相变靶材的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：以单质锗、单质锑和单质碲为原料，进行真空感应熔炼，球磨、过筛后得到锗锑碲粉体；将锗锑碲粉体和炭黑分散到含丙烯酰胺的反应体系中，经聚合反应得到均匀分布有锗锑碲粉体和炭黑的聚丙烯酰胺胶体；将分布有锗锑碲粉体和炭黑的聚丙烯酰胺胶体在无氧环境中进行煅烧，得到掺碳的锗锑碲粉体；将掺碳的锗锑碲粉体进行真空热压烧结，得到碳掺杂锗锑碲相变靶材。本发明以聚丙烯酰胺和炭黑为碳源，在聚丙烯酰胺胶体形成过程中，使锗锑碲粉体和炭黑悬浮于溶液中，促进炭黑与锗锑碲粉体充分混合，解决了现有掺碳锗锑碲靶材中碳颗粒结块导致掺杂不均匀的问题。

技术领域

本发明涉及相变存储材料领域，具体涉及一种碳掺杂锗锑碲相变靶材的制备方法。

背景技术

锗锑碲材料拥有随环境温度改变，其晶态与非晶态间可实现快速可逆转换的性能，使其成为相变记忆器件最重要的组成之一。相比其他相变存储材料，锗锑碲具有优良的热稳定性、高的结晶速率和长的持久性等使其成为目前被广泛使用的相变存储材料之一。然而相转变过程中，较高热阀值的需要，成为锗锑碲薄膜存储密度进一步提升的瓶颈。研究(1、Borisenko K B,Chen Y,Cockayne D J H,et al.Understanding atomic structuresof amorphous C-doped Ge₂Sb₂Te₅phase-change memory materials[J].2、ActaMaterialia,2011,59(11):4335-4342；Zhou X,Wu L,Song Z,et al.Carbon-dopedGe₂Sb₂Te₅phase change material:A candidate for high-density phase changememory application[J].Applied Physics Letters,2012,101(14):202.)表明，锗锑碲中掺杂碳有助于提升材料的热电性能，降低材料的RESET电压。

目前主要通过溅射镀膜(PVD)法制备锗锑碲薄膜，溅射用原料可选择Ge_xSb_yTe_z靶材和石墨靶材搭配，也可选择直接溅射Ge_xSb_yTe_z-C靶材。靶材中碳的掺杂量为5％～15％，由于C与Ge、Sb、Te成键的活化能较高，因此在碳掺杂Ge_xSb_yTe_z靶材中，碳颗粒与Ge_xSb_yTe_z颗粒仅是物理混合，目前常用高能球磨将碳粉和Ge_xSb_yTe_z粉体混合均匀，然而高能球磨过程中采用的球易导致粉体中杂质含量偏高和粉体中氧含量增加。因此，避免靶材中C粉结块成为碳掺杂Ge_xSb_yTe_z靶材制备的难点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种碳掺杂锗锑碲相变靶材的制备方法，该碳掺杂锗锑碲相变靶材中碳颗粒分布均匀，且无结块现象。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种碳掺杂锗锑碲相变靶材的制备方法，包括以下步骤：

(1)以单质锗、单质锑和单质碲为原料，进行真空感应熔炼，球磨、过筛后得到锗锑碲粉体；

(2)将锗锑碲粉体和炭黑分散到含丙烯酰胺的反应体系中，经聚合反应得到均匀分布有锗锑碲粉体和炭黑的聚丙烯酰胺胶体；

(3)将分布有锗锑碲粉体和炭黑的聚丙烯酰胺胶体在无氧环境中进行煅烧，得到掺碳的锗锑碲粉体；