[发明专利]相变薄膜、相变存储器及相变存储器的操作方法

权利要求书

1.一种相变薄膜，其特征在于，包括依次层叠的第一金属阻挡层、相变材料层和第二金属阻挡层，其中，在所述第一金属阻挡层和所述相变材料层之间设置有金属铋层，和/或，在所述第二金属阻挡层和所述相变材料层之间设置有金属铋层；且所述金属铋层作为所述相变材料层的表面活性剂，在相应的脉冲的作用下，所述金属铋层中的铋原子沿着所述相变材料层中的晶体晶界进行扩散，以细化所述相变材料层中的晶粒。

2.如权利要求1所述的相变薄膜，其特征在于，所述金属铋层的厚度不大于5纳米级。

3.如权利要求1所述的相变薄膜，其特征在于，所述脉冲包括电脉冲、光脉冲、热脉冲中的至少一种。

4.如权利要求1-3中任一项所述的相变薄膜，其特征在于，在相应的脉冲的作用下，所述金属铋层中的铋原子沿着所述相变材料层中的晶体晶界进行扩散时，从所述金属铋层紧挨的所述相变材料层的一侧表面扩散至所述相变材料层的相对侧表面，以形成新的金属铋层。

5.一种相变存储器，其特征在于，包括第一电极、第二电极以及权利要求1-4中任一项所述的相变薄膜，所述第一金属阻挡层位于所述第一电极和所述相变薄膜的相变材料层之间，所述第二金属阻挡层位于所述第二电极和所述相变材料层之间。

6.如权利要求5所述的相变存储器，其特征在于，所述脉冲为用于实现所述相变存储器的写操作或者擦除操作的脉冲，并通过所述第一电极和所述第二电极被施加到所述相变薄膜上。

7.一种权利要求5或6所述的相变存储器的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：对相变存储器中的相变薄膜施加相应的脉冲，以对所述相变存储器进行操作；其中，所述脉冲还使所述相变薄膜的金属铋层中的铋原子沿着所述相变薄膜的相变材料层中的晶体晶界进行扩散，以细化所述相变材料层中的晶粒。

8.如权利要求7所述的操作方法，其特征在于，对所述相变存储器中的相变薄膜施加脉冲的步骤包括：

先根据所述相变存储的操作需求，对所述相变存储器中的相变薄膜施加相应的第一个脉冲，使相变薄膜中的相变材料层达到所需温度；

对所述相变薄膜继续施加多个脉冲，直至所述相变材料层的阻态转变为所述操作需求对应的阻态；

其中，从对所述相变薄膜施加第一个脉冲开始直至所述相变材料层的阻态转变为所述操作需求对应的阻态的过程中，所述相变薄膜的金属铋层中的铋原子会沿着所述相变材料层中的晶体晶界进行扩散，以细化所述相变材料层中的晶粒。

9.如权利要求8所述的操作方法，其特征在于，从对所述相变薄膜施加第一个脉冲开始，直至所述相变材料层的阻态转变为所述操作需求对应的阻态的过程中，所述金属铋层中的铋原子从所述金属铋层紧挨的所述相变材料层的一侧表面沿着所述相变材料层中的晶体晶界，扩散至所述相变材料层的相对侧表面，以细化所述相变材料层中的晶粒，并形成新的金属铋层；或者，从对所述相变薄膜施加第一个脉冲开始直至所述相变材料层的阻态转变为所述操作需求对应的阻态的过程中，所述金属铋层中的铋原子沿着所述相变材料层中的晶体晶界，在所述相变材料层的相对的两侧表面之间多次往复扩散，以多次细化所述相变材料层中的晶粒，并形成新的金属铋层。

10.如权利要求7所述的操作方法，其特征在于，对相变存储器中的相变薄膜施加相应的脉冲，以对所述相变存储器进行写操作或者擦除操作。