[发明专利]低密度变化的超晶格相变薄膜、相变存储器及其制备方法

权利要求书

1.一种低密度变化的超晶格相变薄膜，其特征在于，包括在晶化过程中具有正密度变化的第一相变层以及在晶化过程中具有负密度变化的第二相变层；

所述第一、第二相变层交替堆叠形成周期性结构，该第二相变层采用铬锗碲三元合金材料；第二相变层与第一相变层的厚度之比为两者在相变过程中密度变化之比的倒数的绝对值。

2.如权利要求1所述的超晶格相变薄膜，其特征在于，所述第一相变层采用Sb单质、Ge-Te二元化合物、Ge-Sb二元化合物、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的任意一种；

掺杂的元素为C、Cu、N、O、Si、Sc、Ti、Ag、In中的至少一种。

3.如权利要求2所述的超晶格相变薄膜，其特征在于，所述第二相变层采用CrGeTe₃；

第一相变层采用GeTe、Sb₂Te₃、Bi₂Te₃、Ge₂Sb₂Te₅、Ge₁Sb₂Te₄中的任意一种。

4.一种相变存储器，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的超晶格相变薄膜，还包括上电极和下电极，所述超晶格相变薄膜设置于上电极、下电极之间。

5.如权利要求4所述的相变存储器，其特征在于，还包括衬底层、绝缘层和加热层；

所述衬底层和绝缘层之间设置下电极，所述绝缘层的内部开设有用于填充加热层的通孔；所述加热层用于连通所述下电极和超晶格相变薄膜中的相变材料层。

6.如权利要求5所述的相变存储器，其特征在于，所述上电极、下电极的材料选自Al、W、Ag、Cu、Au、Pt、Ti₃W₇中的任意一种；

所述绝缘层的材料选自SiO₂、SiC、(ZnS)_x(SiO₂)_100-x中的任意一种；其中，x为大于0小于100的整数；

所述加热层的材料选自W、TiN、Ti₃W₇中的任意一种。

7.一种相变存储器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在衬底层表面依次沉积下电极和绝缘层；

在所述绝缘层内部刻蚀通孔且所述通孔贯穿绝缘层与所述下电极表面接触，在所述通孔内部沉积加热层；

在所述加热层和绝缘层表面交替沉积第一相变层和第二相变层，形成低密度变化的超晶格相变薄膜；所述第一相变层在晶化过程中具有正密度变化，所述第二相变层采用在晶化过程中具有负密度变化的铬锗碲三元合金材料；第二相变层与第一相变层的厚度之比为两者在相变过程中密度变化之比的倒数的绝对值；

在所述超晶格相变薄膜的表面沉积上电极。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第二相变层采用CrGeTe₃；

所述第一相变层采用GeTe、Sb₂Te₃、Bi₂Te₃、Ge₂Sb₂Te₅、Ge₁Sb₂Te₄中的任意一种。