[发明专利]一种基于AAO模板的Sb单元素纳米颗粒相变储存器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于AAO模板的Sb单元素纳米颗粒相变储存器，其特征在于，相变层采用Sb单元素相变材料，将Sb填充于AAO纳米孔内，通过孔径的大小限制Sb相变颗粒在薄膜平面的尺寸，采用化学机械抛光工艺限制Sb相变颗粒在薄膜厚度上的尺寸，达到提高Sb单元素相变层非晶稳定性的目的。

2.一种基于AAO模板的Sb单元素纳米颗粒相变储存器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(S1)以衬底的上表面为基面，并在所述基面上沉积一层电极材料作为底电极，在所述底电极上沉积一层金属铝；

(S2)在金属铝层表面旋涂一层光刻胶，依次通过光掩模曝光、显影工艺形成没有被光刻胶覆盖保护的单元孔阵列，并裸露出里层的金属铝；

(S3)通过阳极氧化法将裸露的金属铝层形成多孔无序氧化铝，获得纳米尺寸的第一级孔阵列；

(S4)将纳米尺寸的第一级孔阵列浸泡在铬酸与磷酸混合液中，完全去除步骤(S3)中形成的多孔无序氧化铝层，裸露出里层的金属铝；

(S5)再次通过阳极氧化使裸露的金属铝在凹陷处择优形成多孔有序氧化铝，并获得纳米尺寸的第二级孔阵列；

(S6)将纳米尺寸的第二级孔阵列浸泡在腐蚀性相较而言偏弱的磷酸溶液中去除小孔底部氧化铝阻挡层，并裸露出下电极后获得通孔结构的纳米尺寸孔阵列；

(S7)向所述纳米尺寸孔阵列内填充Sb单元素材料，并采用化学机械抛光法控制垂直基底方向上的尺寸使得Sb单元素材料三维尺度上均受到限制；

(S8)依次使用丙酮溶液和无水乙醇溶液去除掉残留的光刻胶模板以及上面沉积的Sb材料；

(S9)使用氯化铜、盐酸溶液去除第一孔阵列周围的Al以及制备器件顶电极后获得完整Sb单元素纳米颗粒相变储存器件。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(S4)中，沉积的所述单元素相变材料具有相变存储特性。

4.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，形成的氧化铝孔洞三维尺寸均限制在10nm以下。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在(S7)中，采用化学机械抛光法控制垂直方向上的尺寸为2nm～10nm。

6.如权利要求2-5任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(S2)中曝光显影光刻胶的孔径为100nm～300nm，间距为100μm～500μm。

7.如权利要求2-6任一项所述的方法，其特征在于，通过改变电解液浓度、氧化电压大小来控制AAO的孔径，并通过调整氧化时间的长短来控制AAO的厚度。

8.如权利要求2-7任一项所述的方法，其特征在于，所述底电极材料均为功函数低于相变材料的低功函数的导电材料并形成欧姆接触。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述底电极材料为以下的一种或多种材料构成：Cr、Ag、Al、Ti、W、Ni、Mo或Fe，以及其氧化物、氮化物导电材料或N型硅。

10.如权利要求2-9任一项所述的方法，其特征在于，Sb单元素材料采用磁控溅射方法沉积，沉积厚度为10nm～20nm。