[发明专利]In-Sn-Sb相变材料、相变存储器及In-Sn-Sb相变材料的制备方法

说明书

本发明公开了In‑Sn‑Sb相变材料、相变存储器及In‑Sn‑Sb相变材料的制备方法，属于相变存储材料领域，所述In‑Sn‑Sb相变材料为由In，Sb，Sn元素组成的化学通式为In_xSn_ySb_100‑x‑y的材料，其通过将Sb作为基体材料，并向基体材料中掺杂In、Sn后得到；其中，x，y分别为原子个数百分比，且0＜x＜50，0＜y＜50，0＜x+y≤50。本发明的In‑Sn‑Sb相变材料，其制备方法简便，制备得到的In‑Sn‑Sb相变材料相较于传统的相变材料而言，具有更好的热稳定性、低相变密度变化、高阻值，可有效降低相变材料的工作功耗，提升信息数据存储的稳定性和准确性，避免相变存储器进行数据存储时相变材料与电极的脱离，确保信息存储稳定、准确的同时，延长了相变存储器的使用寿命，提升了相变存储器的使用经济性。

技术领域

本发明属于相变存储材料领域，具体涉及一种In-Sn-Sb相变材料及其制备方法，以及In-Sn-Sb相变材料在相变存储器中的应用。

背景技术

在大数据时代，存储器的地位越来越突出，不论是信息数据的存储还是信息数据的传输，都对传统存储器提出了新的挑战，新型存储器的研发也成为了技术革新的重要一环。相变存储器是一种优秀的非易失性存储器件，具有读写速度快，容量大且生产成本低等特点，是目前最有希望的下一代存储器件之一。相变存储器主要是利用了相变材料晶态和非晶态之间的电阻差异来实现信息存储的功能，在使用过程中，只需要控制电流脉冲的大小和时间就可以实现擦写的功能，同时一个更小的电流脉冲便可以读出存储的信息。

对于相变存储器而言，其性能很大程度上依赖于相变材料的性质，目前主流的相变材料(Ge-Sb-Te基相变材料)已经可以实现稳定的晶态和非晶态之间的可逆转换，并可保证足够的电阻差异和快的相变速度，在常温下也具有较好的稳定性。不过，对于一些极端的环境，例如航空航天的应用环境，就要求相变材料要有更好的非晶态热稳定性，也就是需要有更高的结晶温度和数据保持温度。同时，在相变存储器的使用过程中，如果晶态和非晶态之间存在很大的密度差，往往会导致在相变过程中产生空洞，而这些空洞往往会在工作过程中逐渐聚集到电极处，使功能材料和电极脱离，最终造成器件失效。因此，为了保证相变存储器具有更高的可循环次数，就要求相变材料具有较小的相变密度差异。

目前，应用较为广泛的Ge-Sb-Te相变材料的结晶温度(150℃)和十年数据保持温度(85℃)都比较低，无法充分满足相变存储器在高温环境下的长时间、稳定应用，应用存在一定的局限性。而且，由于硫系元素Te的存在，非晶态的Ge-Sb-Te相变材料内部往往会产生大量的空洞，造成晶态和非晶态之间密度差异很大(8％以上)，如此大的密度差异会远远超过热胀冷缩的影响，极易导致器件工作过程中的失效，对于相变存储器件的稳定性和可靠性有巨大的影响。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种In-Sn-Sb相变材料及其制备方法，并提供了应用该In-Sn-Sb相变材料的相变存储器，利用In-Sn-Sb相变材料热稳定性好、相变密度差异小的特性，能有效实现相变材料在高温环境下的稳定工作，确保相变存储器具有更高的可靠性、更长的使用寿命和更小的使用能耗。

为实现上述目的，本发明的一个方面，提供一种In-Sn-Sb相变材料，其特征在于，所述In-Sn-Sb相变材料为In，Sb，Sn元素组成的化学通式为In_xSn_ySb_100-x-y的材料；其中，x，y分别为原子个数百分比，且0＜x＜50，0＜y＜50，0＜x+y≤50。

作为本发明的进一步改进，x，y值的取值范围为：10≤x≤30，10≤y≤20，即20≤x+y≤50。

作为本发明的进一步改进，所述In-Sn-Sb相变材料可采用磁控共溅射法、电子束蒸发法、气相沉积法或者原子层沉积法制备而成。