[发明专利]一种选通管材料、选通管单元以及其制作方法

说明书

本发明涉及微纳米电子技术领域，本申请公开了一种选通管材料，该选通管材料为包括锗(Ge)、硒(Se)和硫(S)三种元素的化合物；该选通管材料的化学通式为GeSe_xS_1‑x，其中，X为元素的原子占比，且0.01≤X≤0.99。本发明提供的选通管材料具有开通电流大和漏电流小的特点。

技术领域

本发明涉及微纳米电子技术领域，特别涉及一种选通管材料、选通管单元以及其制作方法。

背景技术

随着计算机的普及和大数据时代的到来，存储器在半导体市场占据了重要地位。存储器需要向更高集成度，更高速度发展；为了应对存储器发展的瓶颈，各种新型存储器应运而生，如相变存储器、阻变存储器、磁存储器、铁电存储器等；然而要实现海量存储，就必须采用交叉型存储阵列，而读写串扰是这种存储阵列所面临的最大的问题。

目前最有效的解决途径是在每个存储单元上增加一个选通单元。这就需要选通器件具备非线性特性，即在施加电压到阈值电压时，选通管会产生一个很大的开通电流I_on用于驱动与之相连的存储单元；而在1/2阈值电压时，选通管处于关闭状态，漏电流I_off很小，选通比(I_on/I_off)的范围要求为10～10¹⁰。同时，由于相变存储器需要MA/cm²的操作电流，因而选通管需要能提供大于或者等于MA/cm²的开通电流。

现有选通管可以分成双向阈值开关(Ovonic Threshold Switching，OTS)、导电桥阈值开关(Conductive Bridge Threshold Switching)、金属-绝缘体转变(Metal-Insulator Transition)等几种类型。而现有的这些器件的材料组分复杂、毒性大、开通电流I_on小、漏电流I_off大和选通比(I_on/I_off)小等缺点。

发明内容

本发明要解决的是选通管材料开通电流小和漏电流大的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请在第一方面公开了一种选通管材料，该选通管材料为包括锗(Ge)、硒(Se)和硫(S)三种元素的化合物；

该选通管材料的化学通式为GeSe_xS_1-x，其中，X为元素的原子百分比，且0.01≤X≤0.99。

可选地，在该GeSe_xS_1-x中，0.5≤X≤0.99。

可选地，该选通管材料在电信号的操作下能够实现高阻态到低阻态的瞬时转变，且在撤去电信号时瞬时返回高阻态。

本申请在第二方面公开了一种选通管单元，其包括第一电极层、第二电极层和利用上述的选通管材料形成的选通管材料层；

该选通管材料层的顶部设有该第一电极层，该选通管材料层的底部设有该第二电极层。

可选地，该第一电极层包括钛(Ti)、氮化钛(TiN)、银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、铝(Al)和钨(W)中的一种或者多种；

和/或；

该第二电极层包括钛(Ti)、氮化钛(TiN)、银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、铝(Al)和钨(W)中的一种或者多种。

可选地，该选通管材料层的厚度为2纳米～100纳米。

可选地，还包括过渡层；

该过渡层设于该选通管材料层与该第一电极层之间，或，该过渡层设于该选通管材料层与该第二电极层之间。