[发明专利]一种Sn-Se系列超晶格相变存储材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种Sn‑Se系列超晶格相变存储材料及其制备方法。该Sn‑Se系列超晶格相变存储材料由单层SnSe薄膜和单层SnSesubgt;2/subgt;薄膜交替堆叠成超晶格薄膜结构；单层SnSe薄膜的厚度为1～12nm，单层SnSesubgt;2/subgt;薄膜的厚度为1～12nm，Sn‑Se系列超晶格相变存储材料的总厚度为40～50nm。本发明的相变存储材料在保证其他相变特性不受影响的同时具有更高的晶态电阻率、更低的热导率以及更低的晶化温度，从而能够显著降低其作为相变存储材料的功耗。

技术领域

本发明涉及相变存储材料技术领域，尤其涉及一种Sn-Se系列超晶格相变存储材料及其制备方法。

背景技术

相变存储作为新时代最具潜力新型存储方法中的一种，其基本原理是利用相变材料晶态和非晶态之间的快速且具有明显电阻或光反射率对比度来实现计算机中的2值或多值存储。相变存储从1968年被发现至今，一直是学术界研究的重点和热点，经过半个多世纪的研究，目前相变已有基于电流脉冲工作的相变存储器已经上市，但是其成本较高以及稳定性较差也大大阻碍了其进一步发展。

基于上述问题学术界也在一直进行针对性的研究，比如通过掺杂对已有相变存储材料进行改性。研究表明，通过特定元素的合适比例掺杂可以显著改善硫系相变存储材料的相变温度、相变速度以及稳定性等性质，例如在In₂Se₃中掺杂Sc可以显著提升In₂Se₃的相变速度以及降低其热导率，从而有效降低其用于相变存储器时的功耗及热串扰，Sn₂Se₃的Ti掺杂可以明显提升Sn₂Se₃的相变温度及非晶活化能，极大的提升了Sn₂Se₃作为相变存储材料的稳定性以及数据保持力。还有通过将相变材料做成纳米线等方法也能对降低功耗起到积极的作用。

除上述方法外，2012年发现将典型相变存储材料做成超晶格的形式可以显著降低功耗，同时还能抑制电阻漂移，引入多级相变等好处，至此开始，对于不同材料所组成的超晶格结构的相变存储性质的研究日益增多。

Sn-Se系列材料，如SnSe，SnSe₂，Sn₂Se₃等，是除了GST相变存储材料外又一种具有良好相变存储特性的新材料体系。其中，SnSe₂由于具有相当大的开关比以及很快的相变速度为人们所关注，但是其晶化温度过高(＞300℃)，晶化激活能较大从而不利于实际应用于器件中。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种Sn-Se系列超晶格相变存储材料及其制备方法，用以解决现有技术中SnSe₂晶化温度过高、晶化激活能较大的技术问题。

本发明的第一方面提供一种Sn-Se系列超晶格相变存储材料，其由单层SnSe薄膜和单层SnSe₂薄膜交替堆叠成超晶格薄膜结构；单层SnSe薄膜的厚度为1～12nm，单层SnSe₂薄膜的厚度为1～12nm，Sn-Se系列超晶格相变存储材料的总厚度为40～50nm。

本发明的第二方面提供一种Sn-Se系列超晶格相变存储材料的制备方法，包括以下步骤：采用磁控溅射的方法，以SnSe和SnSe2为靶材，在衬底上交替沉积单层SnSe薄膜和单层SnSe₂薄膜，得到Sn-Se系列超晶格相变存储材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的相变存储材料在保证其他相变特性不受影响的同时具有更高的晶态电阻率、更低的热导率以及更低的晶化温度，从而能够显著降低其作为相变存储材料的功耗。

附图说明

图1是本发明实施例提供的样品电阻率测试模型示意图，样品区为长500μm，宽100um矩形，测试电极为Cr/Au电极；