[发明专利]一种无碲存储材料、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于存储器的存储材料、制备方法及应用，更确切地说涉及一种无碲存储材料、制备方法及应用。属于存材料领域。

背景技术

相变存储器的研究是目前存储器研究的热点，具有广阔的市场前景，目前相变存储器大致可分为两类，一类是已经商业化的多媒体数据光盘(DVD)，另一类是正处于研发中的硫系化合物随机存储器(C-RAM，Chalcogenide random access memory)。C-RAM集高速、高密度、结构简单、成本低廉、抗辐照、非易失性等优点于一身，是目前被广泛看好的下一代存储器最有力的竞争者，有着广阔的市场前景，它将替代目前广泛使用的闪存，从而在电子存储器领域占据重要一席，故它的研发受到了全球各大半导体公司的强烈关注。

而在C-RAM研发中，作为存储器媒介的相变材料性能的提升是是提高C-RAM器件性能的关键技术之一。目前在C-RAM中用较多的相变存储材料是锗锑碲合金(Ge-Sb-Te)，特别是Ge₂Sb₂Te₅，是利用可逆相变前后电阻的差异实现数据存储。虽然Ge₂Sb₂Te₅在热稳定性、读写速度上有着比较突出的性能，但是同样面临着严峻的问题：首先，材料的结晶温度较低(约为165℃左右)，虽然基于Ge₂Sb₂Te₅的存储器数据能够在110℃下保持10年，但是存储器在高温时依然面临着数据丢失的危险；其次，材料中的碲对人体和环境有着负面的影响，与目前国家倡导的环保政策格格不入；此外，碲元素因着它的低熔点、低蒸汽压，容易在高温制备过程中产生挥发，它对半导体工艺的污染问题在目前也是属于未知数，对半导体生产线有一定威胁，所以极大限制和阻碍了含碲相变存储器的开发和研究；最后，Ge-Sb-Te材料是三种元素的合金，各种元素都具有不同的化学和物理性能，给微细加工等后续工艺带来不便。

综上所述，目前相变存储器用相变材料还有一些需要改进的地方，特别是材料中的碲如果能被取代或者去除，那将对相变存储器的发展提供一个新的机遇。这正是本发明的发明基点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于存储器的无碲存储材料、制备方法及应用，所提供的存储材料是一种具有可逆变化能力的材料硅-锑(Si_xSb_100-x，0＜x＜90)，可以在外部能量作用下可逆变化的材料，在可逆变化前后，材料的电阻率和反射率有较大的变化，是用于存储器的理想材料。此外，它还是一种环境友好的材料，成份简单，便于成份的严格控制，同时也便于后续的半导体工艺加工。通过控制硅-锑材料中硅的成份，可以精确调节材料的结晶温度和熔点。在一个适当的成份范围内，该材料具有较高的结晶温度和较好的可逆相变能力，基于该材料的存储器具有较好的性能。