[发明专利]Zn15

说明书

本发明公开一种Zn₁₅Sb₈₅/Zn₅₀Sb₅₀纳米复合多层相变薄膜及其制备方法，薄膜总厚度为40‑60 nm，结构通式为[Zn₁₅Sb₈₅(a)/Zn₅₀Sb₅₀(b)]_n，其中a和b分别表示单个周期中Zn₁₅Sb₈₅薄膜和Zn₅₀Sb₅₀薄膜的厚度，且1a25 nm，1b25 nm，n为纳米复合多层结构相变薄膜的总周期数，且1n25。本发明采用磁控溅射的方法在纳米尺度以多层复合的方式构成该薄膜材料，将Zn₁₅Sb₈₅和Zn₅₀Sb₅₀两者的优势进行互补，并通过调控多层相变存储薄膜的总厚度、界面数和厚度比等结构参数调节薄膜的相变性能，制备出的复合薄膜具有快相变速度和高热稳定性。

技术领域

本发明涉及微电子材料技术领域，具体涉及一种热稳定性可调控的Zn₅₀Sb₅₀/Zn₁₅Sb₈₅纳米复合多层相变存储薄膜及其制备方法。

背景技术

在存储器集成电路市场中，闪存（Flash）占据了非易失性存储器的绝大部分份额。然而，随着存储器微型化和高密度的发展，半导体工艺14nm技术节点使得Flash的发展受到限制。相变存储器（PCRAM）作为一种新型半导体存储器，具有非易失性、微缩性能优异、存储容量大、读写速度快、编程功耗低及与CMOS工艺相兼容的特点，逐渐成为下一代非易失性存储器（NVM）的有力竞争者（Weihua Wu : Nanoscale, 2018, 10, 7228）。

传统单层Ge₂Sb₂Te₅相变材料已经被成功商业化应用，但是低的晶化温度使得其非晶态热稳定性偏低，成核占优型的结晶机制使得其相变速度不够快，大的晶粒尺寸使得其工作可靠性不够高，更为重要的一点是，Ge₂Sb₂Te₅材料中含有Te元素，其较低的熔化温度和较高的蒸气压使得Te容易挥发和相分离，这将势必对材料组分和化学稳定性产生严重的影响。上述这些问题都阻碍着Ge₂Sb₂Te₅相变材料性能的再提升和被进一步地扩大化应用。

近年来，纳米复合多层相变存储薄膜受到研究人员的广泛关注。多层复合薄膜是指将两种不同相变材料在纳米尺度进行交替复合，利用两种材料性能上的协同作用而取长补短，从而克服单一材料性能的不足，获得综合性能优异的复合材料。如新加坡数据存储研究所T. C. Chong等人提出的Sb₂Te₃/GeTe多层相变材料就具有更低的热导率和更快的擦写速度（Chong, T. C：Applied Physics Letters，2006，88 (12)，p.122114）。应用不同相变材料形成纳米复合多层结构，可利用层间的界面效应降低材料热导率和诱导材料加速结晶。