[发明专利]一种基于磷化铟阻变材料的阻变存储器及其制备方法在审

专利信息
申请号: 201710076170.1 申请日: 2017-02-13
公开(公告)号: CN106803534A 公开(公告)日: 2017-06-06
发明(设计)人: 王海燕 申请(专利权)人: 东莞市佳乾新材料科技有限公司
主分类号: H01L45/00 分类号: H01L45/00
代理公司: 北京众合诚成知识产权代理有限公司11246 代理人: 连平
地址: 523000 广东省东莞市松山*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 磷化 铟阻变 材料 存储器 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于阻变存储器材料技术领域,具体涉及一种基于磷化铟阻变材料的阻变存储器及其制备方法。

背景技术

非易失性存储器是指在断电时所存储的数据也不会消失的一类存储器,随着科学技术的不断发展,人们将目光聚焦到一些具有特殊性能的材料,不断突破传统非易失存储器的储存极限、速度极限、密度极限和功耗极限。

阻变存储器RRAM是利用某些薄膜材料在外加电场的作用下表现出的两个或者两个以上的不同电阻态来实现数据存储,阻变存储器具有擦写速度快、存储谜底高、重复擦写次数高、具有多值存储和三维存储潜力等优点。目前运用到阻变存储器的材料包括以下几类:多元金属氧化物(SrZrO3、SrTiO3等)、固态电解质(GeSe、AgS2、ZnCdS等)、二元金属氧化物(ZnO、TiO2、NiO等)、有机物(TCNQ、PCBM等)和其他材料(非晶硅、氮化物和氧化石墨烯等)。

磷化铟晶体是一种闪锌矿结构Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体,是光电器件和微电子器件不可或缺的重要半导体材料。磷化铟晶体为直接带隙半导体,具有热导率高、饱和电场漂移速度高、抗辐射阻抗好等优点,在微波及毫米波器件、异质结高电子迁移率晶体管、异质结双极晶体管、激光器、发光二极管、探测器、抗辐射太阳能电池和光电集成电路等领域有较为广泛的应用,但是目前基于磷化铟的阻变存储器方面的研究并不多见。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于磷化铟阻变材料的阻变存储器及其制备方法,该阻变存储器包括铂底电极、掺杂S和Fe的磷化铟阻变材料和银顶电极,还对磷化铟单晶片及其利用脉冲激光技术沉积磷化铟薄膜的制备方法进行限制,保证了阻变存储器中磷化铟阻变材料的一致性和稳定性,使阻变存储器具有存储窗口宽,数据保持时间长,耐久性高的特点。

为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:

一种基于磷化铟阻变材料的阻变存储器,所述基于磷化铟阻变材料的阻变存储器包括底电极、阻变材料和顶电极,所述底电极为铂电极层,阻变材料为磷化铟阻变材料,顶电极为银电极层,所述磷化铟由磷化铟单晶片经脉冲激光技术得到磷化铟薄膜,所述磷化铟单晶片中掺杂S和Fe。

本发明还提供一种基于磷化铟阻变材料的阻变存储器的制备方法,包括以下步骤:

(1)以表面沉积铂金属的绝缘无机材料作为基片,采用脉冲激光技术,在基片表面沉积磷化铟薄膜,形成磷化铟阻变材料;

(2)在步骤(1)制备的磷化铟阻变材料的表面覆盖硬掩膜版,采用磁控溅射技术,沉积银电极层,去除掩膜版,得到基于磷化铟阻变材料的阻变存储器。

作为上述技术方案的优选,所述步骤(1)中,沉积磷化铟薄膜的制备方法为:

(a).将单晶磷化铟片作为靶材装入耐冲激光设备腔体内;

(b).将表面沉积有电极的绝缘无机材料基片装入脉冲激光设备腔体内;

(c).将脉冲激光设备腔体内抽真空,真空度为5×10-8Pa;

(d).将绝缘无机材料基片加热至350-450℃;

(e).利用脉冲激光沉积的方法在基片上沉积厚度为10-500nm的磷化铟层;

(f).在真空条件下进行快速热退火处理,最后得到磷化铟薄膜。

作为上述技术方案的优选,所述沉积磷化铟薄膜的制备方法中步骤(b)中电极为铂电极。

作为上述技术方案的优选,所述沉积磷化铟薄膜的制备方法中步骤(e)中脉冲激光沉积的工艺参数为:靶材与基片的间距为6-8cm,激光的工作频率为1-5Hz,能力密度为1-3J/cm2

作为上述技术方案的优选,所述沉积磷化铟薄膜的制备方法中步骤(f)中快速热退火的工艺参数为:退火温度为600-800℃,退火时间为5-120s。

作为上述技术方案的优选,所述步骤(2)中,硬掩膜版的厚度为100nm。

作为上述技术方案的优选,所述单晶磷化铟片中掺杂S和Fe。

作为上述技术方案的优选,所述单晶磷化铟片的制备方法为:以高纯铟和高纯红磷作为主要原料,以硫化铟和磷化铁作为掺杂剂,以氧化硼作为液封剂,采用磷注入快速合成技术得到富磷磷化铟熔体,再引入籽晶进行晶体生长,在氩气氛围下,以10-15mm/h的速度拉晶得到直径为50-75mm的单晶磷化铟片。

作为上述技术方案的优选,所述高纯铟的纯度为6N,所述高纯红磷的纯度为6N,所述氧化硼的含水量在500-2000ppm。

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