[发明专利]含锑材料作为电阻转换存储材料的应用

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种含锑材料作为电阻转换存储材料的应用。

背景技术

存储器是信息技术的基石，无论在日常生活中还是国民经济中都发挥着重要的作用。目前，存储器的种类主要包括：静态存储器(SRAM)、动态存储器(DRAM)、磁盘、闪存(Flash)、铁电存储器等。而其他存储器，例如相变存储器、电阻随机存储器、电探针存储系统等作为下一代存储器的候选者也受到了广泛的研究。

相变存储器和电阻随机存储器的基本原理是利用器件中存储材料在高电阻和低电阻之间的可逆变化来实现数据“1”和“0”的存储，因为电阻有望通过电信号控制实现近似连续变化，故此类电阻转换存储器有望实现多级存储，从而大幅提高存储器的存储信息的能力。电阻转换存储器的优点还包括高速、高数据保持能力和低成本，具有广阔的市场。在相变存储器中，利用了器件中的相变材料在非晶(高电阻态)和多晶(低电阻态)之间的可逆转变来实现上述的电阻的变化。

目前，锑材料与半导体材料的化合物已经被发现拥有电阻(或者光学反射率)随温度的变化效应，并且已经作为存储介质在相变存储器(或者光盘)中得到了应用(T.Zhang等人，Applied Physics Letters 2007(91)：222102-1-3)。

然而，锑材料与金属材料的合金却被认为可能具有极低的电阻率而不会拥有大幅的电阻变化过程，缺乏在存储器中的应用价值，因此没有相关报道和研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种含锑材料作为电阻转换存储材料的应用，该电阻转换存储材料当温度达到或者超过某一特定温度时，材料的电阻率有剧烈的下降过程。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种含锑材料作为电阻转换存储材料的应用，所述含锑材料包括锑及其他金属的混合物、或/和锑的氧化物、或/和锑的氮化物、或/和锑的氮氧化物。

作为本发明的一种优选方案，所述含锑材料为锑与其他金属的混合物，在混合物中锑材料的原子百分比在40％到99.99％之间。

作为本发明的一种优选方案，所述含锑材料包括锑与其他金属、非金属材料的混合物。

作为本发明的一种优选方案，所述非金属材料作为掺杂杂质在掺杂后得到的组份中原子比含量少于40％。

作为本发明的一种优选方案，所述非金属材料杂质为氮、氧、硼、磷、砷、硒、硫、碳中的一种或几种。

作为本发明的一种优选方案，所述的其他金属为金属材料中的一种或几种。

作为本发明的一种优选方案，所述含锑材料为锑的氧化物、或锑的氮化物、或锑的氮氧化物。

作为本发明的一种优选方案，所述含锑材料包括锑的氧化物、或锑的氮化物、或锑的氮氧化物、及掺杂杂质。

作为本发明的一种优选方案，针对锑的氧化物、或锑的氮化物、或锑的氮氧化物所述掺杂杂质的原子比含量少于40％。

作为本发明的一种优选方案，所述含锑材料为锑及其他金属的混合物、与锑的氧化物、与锑的氮化物、与锑的氮氧化物中的两个或多个组份组成的混合物。

本发明的有益效果在于：

本发明提供一种可以作为电阻转换存储材料的含锑材料，当温度达到或者超过某一特定温度时，材料的电阻率有剧烈的下降过程，通常高、低电阻率差异超过一个数量级。本发明电阻转换存储材料与目前的半导体生产线完全兼容，不会给生产线引入污染以及不确定的因素。目前的相变材料(例如GeSbTe等)的使用都会对生产线造成污染，而锑合金和氧化物的使用相比之下更具优越性和竞争力。

附图说明

图1A为锑钛合金材料(钛含量约为百分之一原子比)的电阻随温度的变化曲线。

图1B为锑钛合金材料(钛含量约为百分之二原子比)的电阻随温度的变化曲线。

图1C为锑钛合金材料(钛含量约为百分之一原子比)在R-T测试前后的XRD图。

图1D为锑钛合金材料(钛含量约为百分之二原子比)在R-T测试前后的XRD图。

图2A为锑钨合金材料(钨含量约为百分之一原子比)的电阻随温度的变化曲线。

图2B为锑钨合金材料(钨含量约为百分之二原子比)的电阻随温度的变化曲线。

图2C为锑钨合金材料(钨含量约为百分之一原子比)在R-T测试前后的XRD图。

图2D为锑钨合金材料(钨的原子含量约为百分之二)在R-T测试前后的XRD图。

图3A和3B分别为不同氮含量的氮化锑材料的电阻随温度的变化曲线。

图4为氧化锑薄膜材料的电阻随温度的变化曲线。

具体实施方式