[发明专利]一种In2Te3相变记忆元件及其制备方法

权利要求书

1、一种In₂Te₃相变记忆元件，其特征是采用In₂Te₃薄膜为相变记忆存储材料，所述In₂Te₃薄膜在室温下为非晶态，在经过450-470℃退火后变成结晶态，相变记忆元件的基本构型为三层结构，由一层In₂Te₃薄膜(13)夹在顶电极膜(14)与底电极膜(11)之间构筑而成，由顶电极膜(14)和底电极膜(11)分别接出用金丝或铜丝制成引线。

2、根据权利要求1所述的一种In₂Te₃相变记忆元件，其特征是顶电极膜(14)与底电极膜(11)为铂Pt或金Au，厚度在100纳米至1微米之间。

3、根据权利要求1或2所述的一种In₂Te₃相变记忆元件，其特征是在底电极膜(11)上沉积厚度为30纳米至300纳米的二氧化硅薄膜绝缘层(12)，并在此绝缘层(12)上刻蚀直径为30纳米至10微米的微孔，露出底电极膜(11)，所述微孔的尺寸为记忆元件有效工作区域的尺度；绝缘层(12)上面沉积In₂Te₃薄膜(13)，In₂Te₃薄膜(13)厚度为100纳米至500纳米，在绝缘层(12)被刻蚀了微孔的部位，In₂Te₃薄膜(13)与底电极膜(11)必须紧密接触。

4、根据权利要求1-3任一项所述的一种In₂Te₃相变记忆元件，其特征是所述三层结构制备在相变记忆元件衬底(10)上，相变记忆元件衬底(10)包括硅片、石英陶瓷片、二氧化硅薄层覆盖的硅片。

5、根据权利要求1所述的一种In₂Te₃相变记忆元件，其特征是In₂Te₃薄膜采用脉冲激光沉积方法，在脉冲激光沉积制膜系统中制备，步骤如下：

a)、In₂Te₃靶材(3)采用悬浮熔炼冷坩埚设备制得：在650～750℃熔化摩尔配比为2∶3的In和Te的混合物，形成合金，然后将获得的合金块体打磨切割成靶材(3)；

b)、将In₂Te₃靶材(3)固定在脉冲激光沉积制膜系统的靶台(4)上，衬底(7)固定在衬底台(8)上，电阻加热炉(9)安置在衬底台(8)的下方，靶台(4)、衬底(7)、衬底台(8)和电阻加热炉(9)都设置在脉冲激光沉积制膜系统的生长室(5)中；

c)、将生长室(5)真空到5.0×10^-4Pa以下；

d)、启动激光器(1)，使激光束通过石英玻璃透镜(2)聚焦在In₂Te₃靶材(3)上；

e)、根据单脉冲能量，确定沉积时间，在衬底(7)上沉积厚度为30纳米至2000纳米厚的In₂Te₃薄膜，沉积在衬底(7)上的In₂Te₃薄膜为非晶态；

f)、In₂Te₃薄膜沉积完成后，用电阻加热炉(9)加热衬底台(8)，使衬底(7)温度设定在460℃，进行退火处理，得到结晶态的In₂Te₃薄膜。

6、权利要求1所述的一种In₂Te₃相变记忆元件的制备方法，其特征是包括以下步骤：

a)、在相变记忆元件衬底(10)上射频磁控溅射方法沉积底电极膜(11)，相变记忆元件衬底(10)包括硅片、石英陶瓷片、二氧化硅薄层覆盖的硅片；

b)、在底电极膜(11)上利用射频磁控溅射方法沉积一层二氧化硅绝缘层(12)；

c)、在绝缘层(12)中利用聚焦离子束刻蚀法加工出微孔，露出下部的底电极膜(11)，所述微孔的尺寸为记忆元件有效工作区域的尺度；

d)、用刻有孔洞的金属掩模板覆盖在加工出微孔的绝缘层(12)上，掩模板的孔洞大于绝缘层(12)的微孔，并与微孔进行对准；

e)、将经上述步骤a)、b)、c)、d)得到的沉积了底电极膜(11)、绝缘层(12)，并覆盖有掩膜板的相变记忆元件衬底(10)放入脉冲激光沉积制膜系统的生长室(5)，利用脉冲激光沉积技术沉积In₂Te₃薄膜(13)，In₂Te₃薄膜(13)在沉积过程中将绝缘层(12)上的微孔完全填满，使In₂Te₃薄膜(13)与底电极膜(11)紧密接触；

f)、通过金属掩模板用磁控溅射方法在步骤e)得到的元件的In₂Te₃薄膜(13)上沉积顶电极膜(14)；

g)、最后分别由底电极膜(11)和顶电极膜(14)接出引线。