[发明专利]一种含锗硫系化合物的电化学制备方法

说明书

本发明涉及相变材料薄膜制备领域，更具体地，涉及一种含锗硫系化合物的电化学制备方法。本发明在电解液配置过程中加入络合剂以实现锗和硫系元素的共沉积，通过在电解液配置过程中调节电解液pH值及沉积过程中控制反应速率来抑制析氢反应对沉积的影响，解决了含锗硫系化合物沉积过程中出现的因锗元素与硫系元素还原电位差过大及析氢反应使其无法有效共沉积的难题，并在多种环境下实现碲化锗薄膜的沉积。这种沉积方法成本低廉，工艺简单，可灵活调控生长薄膜的结晶取向。

技术领域

本发明属于相变材料薄膜制备领域，更具体地，涉及一种含锗硫系化合物的电化学制备方法。

背景技术

相变存储器(PCM)是一种新型非易失性存储器，具有高密度，低功耗和成本低等优势，被认为是最有可能取代动态随机存储器(DRAM)和闪存(Flash)等当前主流产品成为未来存储器主流产品的新型存储器之一。其核心部位是以硫系化合物为基础的相变材料层，相变材料在晶态和非晶态之间快速的相变会引起电阻特性的巨大变化，通过硫系化合物这两种状态下区别明显的电阻变化实现数据存储。含锗三元化合物Ge-Sb-Te(GST)是当前性能最稳定，应用最广泛的相变材料，成为当前的研究热点。目前相变薄膜的制备方法主要有磁控溅射法，化学气相沉积及电化学沉积法等

磁控溅射法是一种重要的非晶态薄膜制备方法，也是当前最常用的相变材料沉积方法。但是磁控溅射法制备过程需要一个高温高压环境，且对靶材的纯度要求较高，这种制备方法更多的应用在薄膜制备中，很难应用到其它一些特殊结构的材料制备中。化学气相沉积是另外一种应用广泛的成膜方式。利用化学气相沉积研究相变材料薄膜，其反应源及反应后的气体是易燃、易爆、且毒性很大的物质，这就对整个制备系统的密封性、流量及温度的控制提出很大要求。此外，反应所必需的金属有机化合物及前驱气体成本高，在制备，运输，贮存及使用的过程中也要避免杂质的引入，这就给制备过程带来了很多困难。

电化学沉积法作为一种传统材料制备手段，近来在相变材料的制备研究中受到了越来越多人的关注。电化学沉积在材料的制备中拥有其特有的优势：首先极间电势差作为其生长驱动力，使其沉积条件稳定可控，易于实现。沉积过程中，晶核的生长与沉积的参数设置有关，通过对参数的调控可以实现对材料生长的精准调控，沉积出具有良好晶体取向的材料。此外电化学沉积的实现成本低廉，制备速度快，可以在常温常压下实现，得到沉积层具有高密度，低孔隙的特点。