[发明专利]一种金属掺杂的Ge-Sb-Te基多值存储相变材料及相变存储器

权利要求书

1.一种金属掺杂的Ge-Sb-Te基多值存储相变材料，其特征在于，所述存储相变材料的通式为：M_x(Ge_aSb_bTe_c)_1-x,所述M_x(Ge_aSb_bTe_c)_1-x为M_x(Ge₁Sb₂Te₄)_1-x、M_x(Ge₂Sb₂Te₄)_1-x或M_x(Ge₃Sb₄Te₈)_1-x，其中M为掺杂金属元素，所述M为Cu、Ag中的至少一种，x代表M的原子个数百分比，0<x<20％，所述M均匀散布在Ge_aSb_bTe_c中，通过给所述相变材料施加第一脉冲电压或脉冲电流可使所述掺杂金属元素M原子在两极之间形成导电通路，实现非晶高阻态到非晶低阻态的转变，通过给所述相变材料施加第二脉冲电压或脉冲电流使所述相变材料晶化，实现非晶低阻态到晶态低阻态的转变，所述第一脉冲电压或脉冲电流小于或等于第二脉冲电压或脉冲电流的1/2，所述相变材料可在非晶高阻态、非晶低阻态、晶态低阻态三种不同状态之间转换，从而实现多值存储。

2.如权利要求1所述的金属掺杂的Ge-Sb-Te基多值存储相变材料，其特征在于，所述第一脉冲电压为0.25V-1V；所述第二脉冲电压为0.5V-2V。

3.如权利要求1所述的金属掺杂的Ge-Sb-Te基多值存储相变材料，其特征在于，所述非晶高阻态与所述晶态低阻态之间的电阻变化幅度在两个数量级以上。

4.如权利要求1所述的金属掺杂的Ge-Sb-Te基多值存储相变材料，其特征在于，所述相变材料采用溅射法、电子束蒸发法、气相沉积法或原子层沉积法制备得到。

5.如权利要求4所述的金属掺杂的Ge-Sb-Te基多值存储相变材料，其特征在于，所述相变材料在惰性气体的氛围下，采用Ge、Sb、Te、金属M、四个单质靶共溅射形成。

6.如权利要求4所述的金属掺杂的Ge-Sb-Te基多值存储相变材料，其特征在于，所述相变材料在惰性气体的氛围下，采用Ge-Sb-Te合金靶、金属M单质靶共溅射形成。

7.一种相变存储器，包括相变存储单元，其特征在于，所述相变存储单元包括依次设置于衬底上的顶电极、第一隔离层、相变存储材料薄膜层、第二隔离层、下电极，所述顶电极与所述相变存储材料薄膜层电接触，所述相变存储材料薄膜层的材质为权利要求1-6任一项所述的金属掺杂的Ge-Sb-Te基多值存储相变材料。

8.如权利要求7所述的相变存储器，其特征在于，所述相变存储材料薄膜层的厚度为10-120nm。