[发明专利]一种多级相变V2

说明书

本发明涉及一种多级相变Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;薄膜材料及其制备方法和应用。利用反应沉积法在磁控溅射的过程中发生钒与Osubgt;2/subgt;的反应并沉积于衬底，通过控制Ar气与Osubgt;2/subgt;气流量及溅射气压，生成Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;，而不是钒的其他氧化物。所制得的Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;薄膜在200～300nm厚度下的可逆相变过程中均出现非晶态、中间态和晶态三个不同相，呈现出3个不同电阻值，相较于传统的两态存储，本发明的多级相变Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;薄膜材料具有更高的存储密度；且本发明的多级相变Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;薄膜材料具有较快的相变速度，其10年数据保持温度达到200℃，远大于传统Gesubgt;2/subgt;Sbsubgt;2/subgt;Tesubgt;5/subgt;材料的85℃，具有较好的热稳定性。本发明的多级相变Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;薄膜材料具有较高的产业应用价值。

技术领域

本发明涉及信息存储技术领域，具体涉及一种多级相变V₂O₅薄膜材料及其制备方法和应用。

背景技术

作为新型信息存储器需要具备高速、高密度、低功耗等性能，才能适应未来大数据信息处理的要求。相变存储器(PCRAM)是利用材料在晶态—非晶态之间快速转换从而实现信息存储的一种新型非挥发性存储器。当相变材料处于非晶态时具有高电阻，晶态时具有低电阻，利用电脉冲产生的焦耳热将相变材料内部原子重新排序或打乱，从而实现高阻态与低阻态之间的重复转换，达到信息存储的目的。它具有读取速度快、稳定性强、功耗低、存储密度高、与传统的CMOS工艺兼容等优点，因而受到越来越多的研究者的关注。

Ge₂Sb₂Te₅(GST)相变材料因其综合性能优异，是当前研究最多、应用最广的相变存储材料，但是由于其较低的结晶温度和较差的热稳定性使得GST的数据保持力不是很理想，所以，为了实现更高稳定性、更快相变速度的目的，越来越多的新型相变存储材料被不断开发出来。朱敏等人开发出了Ti-Sb-Te相变材料，对比GST器件具体快近10倍的操作速度(6nsSet速度、500ps Reset速度)，低80％的操作功耗，小一个数量级的电阻漂移系数，并且可逆操作超过10⁷次(具体内容详见2014年中国科学院上海微系统与信息技术研究所博士学位论文第三页)。Lu等开发出了具有超长数据保持能力的Ga₁₄Sb₈₆合金，其10年数据保持温度达到162℃，可用于高温环境下的数据存储(具体内容详见2011年第6期第109卷Journal OfApplied Physics第064503-1至064503-3页)。另外，Si-Sb-Te、Ni-Ti、Cu-Sb-Te等相变材料也得到了研究，具有较好的存储性能。

但是以上材料只呈现出非晶态到晶态的转变，即传统的两态存储，其存储密度有限。

发明内容

基于上述传统的两态存储其存储密度有限的技术问题，本发明提供一种多级相变五氧化二钒(V₂O₅)薄膜材料。

所述多级相变V₂O₅薄膜材料的厚度为200～300nm，在所述厚度下的可逆相变过程中具有明显的非晶态-中间态-晶态的可逆转变，在相变过程中出现非晶态、中间态和晶态三个不同的相态，并呈现出3个不同的电阻值。

本发明还提供一种多级相变V₂O₅薄膜材料的制备方法，所述制备方法为反应沉积法。