[发明专利]基于非晶固体电解质薄膜(AgI)x(AgPO3)1－x及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明属微电子材料领域，具体涉及应用于制备可快速读写的高密度非挥发相变记忆元件的非晶固体电解质薄膜(AgI)_x(AgPO₃)_1-x及其制备方法。

二、背景技术

构成计算机的两大基本系统为存储系统和处理系统。当前使用的存储系统包括易失性存储器和非易失性存储器。前者多用于计算机系统的内部存储器，在没有电源支持的时候，不能保存数据。而后者在没有电源支持的时候，能够完整保存原来的数据，所以广泛用于电子系统的数据保存，如计算机、数码设备、工控设备等。当前使用的非易失性存储器磁性介质存储器，由于读写过程中磁头与记录介质要发生机械相对移动，因而无法实现快速读写。Flash等电子存储技术的存储速度优于磁性介质存储器，但其在恶劣环境中可靠性较差。此外还有正在研究中的铁电存储器(FeRAM)、基于自旋电子材料的M-RAM等，它们也因为各自的某些弱点而尚未大量使用。

近半个世纪以来，集成电路的发展基本遵循了G.E.Moore提出的预言：“单个芯片上集成的元件数每十八个月增加一倍”，亦即摩尔定律。当硅基CMOS器件的尺寸逐渐缩小到纳米量级，传统器件越来越走近物理和技术的极限。所以，发展新型的存储技术，设计新型的存储器件，已经成为当前数字技术发展中一个重要的方面。其中，新型存储材料的开发是当前存储技术发展的关键。

三、发明内容

1.发明目的

本发明的目的在于提供一种新型记忆材料非晶固体电解质薄膜(AgI)_x(AgPO₃)_1-x及其制备方法，及其在制备的非挥发性相变记忆元件中的应用

2.技术方案

一种新型记忆材料非晶固体电解质薄膜(AgI)_x(AgPO₃)_1-x，其结构要点为该薄膜在室温下为非晶态，0≤x≤0.7。

其制备的过程如下：

a)(AgI)_x(AgPO₃)_1-x玻璃靶材4是用AgI、AgNO₃、(NH₄)₂HPO₄粉末熔炼制备的；在450℃～600℃熔化以上粉末的化学配比(mol％AgI：mol％AgNO₃：mol％(NH₄)₂HPO₄＝x∶1-x∶1-x)混合物；将熔液浇至铜模中，冷却凝固后制成(AgI)_x(AgPO₃)_1-x玻璃靶材4；

b)将(AgI)_x(AgPO₃)_1-x玻璃靶材4固定在脉冲激光沉积制膜系统(如图2所示)的靶台5上，衬底1固定在衬底台8上，他们都放置在脉冲激光沉积制膜系统的生长室6中；

c)用真空泵通过机械泵和分子泵的接口阀7将生长室6抽真空到1.0×10^-3Pa以下；

d)启动KrF准分子激光器2，使激光束通过聚焦透镜3聚焦在(AgI)_x(AgPO₃)_1-x玻璃靶材4上；

根据单脉冲能量，确定沉积时间，在衬底1上沉积厚度为30nm～2000nm厚的非晶固体电解质薄膜。

非晶固体电解质薄膜在制备非挥发相变记忆元件中应用。

使用非晶固体电解质薄膜制备非挥发性相变记忆元件的方法及步骤如下：

1)记忆元件的基本构型为三明治结构(如图4所示)，即将一层非晶固体电解质(AgI)_x(AgPO₃)_1-x薄膜12夹在反应电极膜14和非反应电极膜10之间构筑成一个微型三明治结构，这就是一个记忆单元，像一个微型电容器，其有效工作区域的尺度可在30纳米至10微米之间；

2)该三明治结构制备在硅片，或石英玻璃片，或二氧化硅薄层覆盖的硅片，或其它衬底材料9上；

3)上述的非反应电极膜10为铂(Pt)，或金(Au)，厚度在100纳米至1微米之间；