[发明专利]用于相变存储器的V‑Sb‑Te相变材料体系及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变材料及制备方法，特别是涉及一种用于相变存储器的V-Sb-Te相变材料体系及其制备方法。

背景技术

相变存储器是新兴非易失性存储技术，其较好的数据保持力，较快的数据读写速度，较高的循环擦写次数成为下一代主流存储器的强有力竞争者。相变存储器的核心是相变材料，其利用相变材料在非晶和多晶两种状态之间的转变来实现光学或电学存储。根据相变材料晶化程度不同相变存储器可以实现二级以及多级存储。而且相对于现在市场上主流的电荷存储设备，相变存储器有较好的尺度收缩特性，有利于小尺寸高密度的存储芯片的开发和使用。

一般来说，相变存储器是利用激光脉冲或电脉冲产生的焦耳热使相变材料发生非晶态和多晶态之间的相转变。其中相变材料的性能决定了相变存储器所能达到的各项物理极限。当前常用的相变存储材料体系主要是Ge-Sb-Te，Ge-Te和Sb-Te三种合金。三种合金各具优势，有着不同的应用范围。其中生长主导的相变模式使得Sb-Te体系相变材料具有非常快的相变速度，同时其熔点相对较低，使得其常常表现出较低的相转变功耗。所以Sb-Te材料体系被广泛用于高速低功耗的存储应用方向。但是Sb-Te体系的最大弱点就是结晶激活能较小，这使得其非晶态有较差的热稳定性，这极大地限制了Sb-Te体系在高数据保持力方向的应用发展。所以在实际工业化量产过程中都是通过元素掺杂来改善Sb-Te材料体系的适用性，但现有的元素掺杂改性往往也不能满足领域中对相变材料的性能要求。

鉴于以上原因，提供一种在Sb-Te相变材料体系的基础上进行元素掺杂以改善材料性能的新型材料及制备方法实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于相变存储器的V-Sb-Te相变材料体系及其制备方法，以在不损害Sb-Te相变材料体系相变速度和功耗的同时，提高整个材料体系的热稳定性。同时，V元素可以极大地减小Sb-Te材料体系的晶粒尺寸，使得材料有更好的可微缩性能，这也减小了材料相变前后的体积变化率，提高了材料的抗疲劳特性。另外，V元素与Sb-Te材料体系有较好的相容性，整个材料表现为均一相。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于相变存储器的V-Sb-Te相变材料体系，其中，所述V-Sb-Te相变材料体系为在Sb-Te相变材料体系基础上掺V而成，其化学通式为V_100-x-ySb_xTe_y，其中，0.5≤x/y≤4，且50≤x+y≤99.99。

作为本发明的用于相变存储器的V-Sb-Te相变材料体系的一种优选方案，在所述V_100-x-ySb_xTe_y中，1.6≤x/y≤4。

作为本发明的用于相变存储器的V-Sb-Te相变材料体系的一种优选方案，在所述V_100-x-ySb_xTe_y中，x的取值范围为20≤x≤80，y的取值范围为10≤y≤65。

作为本发明的用于相变存储器的V-Sb-Te相变材料体系的一种优选方案，所述V-Sb-Te相变材料体系中，V原子百分含量不大于50％。

进一步地，所述V-Sb-Te相变材料体系中，V原子百分含量为0.1％～30％。

作为本发明的用于相变存储器的V-Sb-Te相变材料体系的一种优选方案，所述V-Sb-Te相变材料体系于在激光脉冲下可以实现光学反射率的可逆转变，在电脉冲作用下可以实现电阻率的可逆转变，实现存储数据的功能。

本发明还提供一种用于相变存储器的V-Sb-Te相变材料体系的制备方法，其中，根据化学通式V_100-x-ySb_xTe_y中V、Sb与Te的不同配比，采用物理气相沉积法或化学气相沉积法制成V-Sb-Te薄膜材料。

作为本发明的用于相变存储器的V-Sb-Te相变材料体系的制备方法的一种优选方案，其中，根据化学通式V_100-x-ySb_xTe_y中V、Sb与Te的不同配比，采用Sb_xTe_y合金靶以及V单质靶进行共溅射，或者使用Sb单质靶，Te单质靶和V单质靶三靶共溅射的方式制成V-Sb-Te薄膜材料。