[发明专利]基于硫系化合物相变材料的限流器及制作方法

权利要求书

1.一种基于硫系化合物相变材料制作限流器的方法，其特征在于利用硫系化合物相变材料高低阻两种状态的可逆转换特性制备限流器的组件，采用薄膜制备工艺和微纳加工技术制备出的相变材料限流器包括横向和纵向两种结构；

其中，横向结构相变限流器的制备工艺步骤是：

(1)在衬底上制备出绝缘材料层；

(2)在绝缘材料层上制备电极材料层，并通过微纳加工技术制备出两个独立的电极；

(3)在两个电极之间填充硫系化合物相变材料，把两个电极连接起来；

(4)再覆盖一层绝热材料层，以保护硫系化合物相变材料，最后通过微纳加工技术把两个电极引出；

纵向结构相变限流器的制备工艺步骤是：

(1)在衬底上制备出绝缘材料层；

(2)在绝缘材料上制备下电极材料层；

(3)在下电极材料层上制备绝热材料层，并通过微纳加工技术在绝热材料中开孔直至露出下电极材料；

(4)在绝热材料层的孔内填充硫系化合物相变材料或电极材料；

(5)先在孔内填充一层电极材料层，再覆盖硫系化合物相变材料层和电极材料层；或先在孔内填充硫系化合物相变材料层再覆盖电极材料层，最后通过微纳加工技术把两个电极引出。

2.按权利要求1所述的基于硫系化合物相变材料制作限流器的方法，其特征在于衬底上制备绝缘材料所用的方法为物理制备方法或化学合成方法中的任意一种，其中，物理制备方法包括热蒸发法、热氧化法、气—固生长法或激光烧蚀法；化学合成方法包括溶液—液相—固相法、聚合法、溶胶—凝胶法或金属有机化合物气相外延法；所采用的微纳加工技术为常规光刻技术、聚焦离子束刻蚀技术、原子力显微镜加工技术、电子束光刻法、极紫外光刻法或纳米压印法中任一种。

3.按权利要求1所述的基于硫系化合物相变材料制作限流器的方法，其特征在于制备相变限流器所用衬底为硅片、绝缘层上的硅衬底、玻璃、GaAs、SiO2、塑料或晶体材料中任意一种；所采用的绝缘材料为氧化物、氮化物、碳化物和硫化物中一种或两种构成的混合物；所采用的电极材料为单金属材料为W、Pt、Au、Ti、Al、Ag、Cu或Ni中单金属材料中一种，或其组合成合金材料；所采用的绝热材料为氧化物、氮化物、碳化物和硫化物中一种或两种构成的混合物。

4.按权利要求1所述的基于硫系化合物相变材料制作限流器的方法，其特征在于在纵向结构相变限流器的制备方法中的相变材料与电极材料之间具有一层过渡层，过渡层材料为氮化物和氧化物中任一种。

5.按权利要求1所述的基于硫系化合物相变材料制作限流器的方法，其特征在于所述的硫系化合物相变材料为至少含有一种第六主族元素的化合物。

6.按权利要求5所述的基于硫系化合物相变材料制作限流器的方法，其特征在于所述的硫系化合物相变材料为Ge₂Sb₂Te₅或Si₂Sb₂Te₅。

7.如权利要求1—6所述的基于硫系化合物相变材料制作的限流器，其特征在于横向结构的限流器其结构是绝缘材料层在衬底上，绝缘材料层上沉积电极材料层，并分为两个独立的电极，在两个电极之间填充有相变材料，将两个独立的电极连接起来，绝热材料层覆盖在相变材料层上，绝热材料层是部份覆盖在相变材料层上，或全部覆盖相变材料层和部分电极。

8.如权利要求1—6任意一项所述的基于硫系化合物相变材料制作的限流器，其特征在于纵向结构的限流器其结构是绝缘材料层在衬底上，下电极材料层位于绝缘材料层上，绝热材料层位于下电极材料层上，且绝热材料层中开孔，孔的底部与下电极材料层接触，相变材料填充在绝热材料层的孔中，在绝热材料层上再覆盖上电极层；或者相变材料覆盖绝热材料的孔上面，形成相变材料层，再在相变材料层上再覆盖上电极层。