[发明专利]一种相变存储材料及其制备方法和相变存储器

说明书

本申请实施例提供了一种相变存储材料，其通式为：D_xSc_y(Sb_bTe_c)_1‑x‑y，其中，D代表掺杂元素，所述D为氮、硼、氧和硅中的至少一种，x代表D的原子个数百分比，y代表Sc的原子个数百分比，b/c代表Sb与Te的原子个数比，其中，0＜x≤40％，1％＜y≤10％。适量引入掺杂元素D，提高了Sc‑Sb‑Te系材料的晶化温度从而提高了其非晶态的热稳定性，还提高了相变存储材料的非晶态结构密度，降低了与晶态结构的密度差异，使由该相变材料制得的相变存储器在具有超快擦写操作速度的同时，还具有较低的失效风险，使用寿命较长。本申请实施例还提供了该相变存储材料的制备方法及一种相变存储器。

技术领域

本申请涉及相变存储材料领域，具体涉及一种相变存储材料及其制备方法和相变存储器。

背景技术

相变存储器是一种新型的非易失性存储器，其利用相变存储材料在晶态和非晶态之间转变时所表现出来的导电性差异来存储数据，并具有低功耗、高密度、尺寸小等优点，被认为是未来半导体存储器主流产品之一。目前，相变存储器中常用的相变存储材料的晶化温度不高，且其晶态结构与非晶态结构之间的密度差异大，这使得相变存储器易失效，且存储的数据易受高温扰动。

发明内容

鉴于此，本申请实施例提供了一种掺杂有氮、硼、氧、硅中至少一种的Sc-Sb-Te基相变存储材料，其晶化温度高，非晶态结构密度与晶态结构密度的差异小，由该相变存储材料制得的相变存储器可兼顾超快擦写操作速度和可靠性。

第一方面，本申请实施例提供了一种相变存储材料，该相变存储材料的化学通式包括：D_xSc_y(Sb_bTe_c)_1-x-y，其中，D代表掺杂元素，该D为氮、硼、氧和硅中的至少一种，x代表该D的原子个数百分比，y代表Sc的原子个数百分比，b/c代表Sb与Te的原子个数比，其中，0＜x≤40％，1％＜y≤10％。

通过在Sc-Sb-Te系相变存储材料中适量掺杂上述非金属元素D，掺杂原子D能与体系中其他原子形成化学键，且在该相变存储材料的非晶态结构中，所形成的化学键较短且键能较强，因此，掺杂原子D的引入能使所述相变存储材料的晶化温度较高，可降低受高温干扰而发生存储数据丢失或扰动的风险；还可提升所述相变存储材料的非晶态结构的原子堆积密度，利于缩小其非晶态结构与晶态结构的密度差异程度，可降低相变存储器件的失效风险、提高使用寿命。

本申请实施方式中，该相变存储材料的化学通式包括：D_xSc_y(Sb₂Te₃)_1-x-y，D_xSc_y(Sb₈Te₉)_1-x-y，D_xSc_y(Sb₄Te₃)_1-x-y，D_xSc_y(Sb₂Te₁)_1-x-y或D_xSc_y(Sb₃Te₁)_1-x-y。

本申请实施方式中，x的取值范围是3％≤x≤10％。

本申请实施方式中，y的取值范围是3％≤y≤6％。x和/或y在上述取值范围内时，掺杂元素D及Sc的含量均较合适，该相变存储材料能更好地平衡高晶化温度与较低的非晶态密度-晶态密度的差异度。

本申请实施方式中，该相变存储材料中，D与Sc、Sb、Te中的至少一种形成化学键。这有利于提高所述相变存储材料的原子堆积密度。