[发明专利]一种含锗锑硒的多级电阻转换存储材料及应用

说明书

技术领域

本发明属存储材料及其在电阻转换存储器中的应用，特别是涉及一种含锗锑硒的多级 电阻转换存储材料及应用。

背景技术

目前，存储器的种类主要包括：静态存储器(SRAM)、动态存储器(DRAM)、磁盘、 闪存(Flash)、铁电存储器等。而其他存储器，例如相变存储器、电阻随机存储器、电探 针存储系统等作为下一代存储器的候选者也受到了广泛的研究。

相变存储器和电阻随机存储器的基本原理是利用器件中存储材料在高电阻和低电阻 之间的可逆变化来实现数据“1”和“0”的存储，因为电阻有望通过电信号控制实现近似 连续变化，故此类电阻转换存储器有望实现多级存储，从而大幅提高存储器的存储信息的 能力。电阻转换存储器的优点还包括高速、高数据保持能力和低成本，具有广阔的市场。 在相变存储器中，利用了器件中的相变材料在非晶(高电阻态)和多晶(低电阻态)之间 的可逆转变来实现上述的电阻的变化。

目前，锑材料与半导体材料的化合物已经被发现拥有电阻(或者光学反射率)随温度 的变化效应，并且已经作为存储介质在相变存储器(或者光盘)中得到了应用(T.Zhang 等人，Applied Physics Letters 2007(91)：222102-1-3)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种含锗锑硒的多级电阻转换存储材料及应用，由 于该锗锑硒合金材料的电阻率具有随温度变化的特性，从而可以应用到电阻转换存储器 中，采用电信号或者激光改变器件的电阻，实现数据的存储功能。

本发明的一种含锗锑硒的多级电阻转换存储材料，其组分包括锗、锑、硒三种元素， 其中锗、锑、硒三种元素的原子百分比依次为0.01～20∶70～99.9∶0.01～15；

所述的含锗锑硒的多级电阻转换存储材料，其中锗、锑、硒三种元素的原子百分比依 次为15∶85∶0.8；

所述的含锗锑硒的多级电阻转换存储材料，其中锗、锑、硒三种元素的原子百分比依 次为15∶85∶1.5；

所述的含锗锑硒的多级电阻转换存储材料，其中锗、锑、硒三种元素的原子百分比依 次为17∶83∶0.2。

本发明的一种含锗锑硒的多级电阻转换存储材料可应用于电编程的电阻转换存储器。

有益效果

(1)本发明的锗锑硒合金材料的电阻率具有随温度变化的特性，这种性能可以应用到电 阻转换存储器中，采用电信号或者激光改变器件的电阻，从而实现数据的存储功能；

(2)当温度达到或者超过某两个特定温度时，该含锗锑硒的多级电阻转换存储材料的电 阻率有两次剧烈的下降过程，通常高、中电阻率的差异超过一个数量级，中、低电阻率的 差异为一个数量级左右；

(3)锗锑硒合金材料在电阻随温度和电压变化时其高低阻态之间有一个中间态，这就为 其作为多级存储器提供了可能；

(4)锗锑硒合金材料的特点是与目前的半导体生产线完全兼容，不会给生产线引入污染 以及不确定的因素，有助于降低生产成本。

附图说明

图1A为锗锑硒合金材料(锗含量约为15％原子比，硒含量约为0.8％原子比)的电阻随温 度的变化曲线；

图1B为锗锑硒合金材料(锗含量约为15％原子比，硒含量约为1.5％原子比)的电阻随温 度的变化曲线；

图1C为锗锑硒合金材料(锗含量约为15％原子比，硒含量约为0.8％原子比)在R-T测试 第一次和第二次电阻骤降后的XRD图；

图2A为锗锑硒合金材料(锗含量约为17％原子比，硒含量约为0.2％原子比)的电阻随温 度的变化曲线；

图3A为锗锑硒合金材料(锗含量约为17％原子比，硒含量约为6％原子比)的电阻随温 度的变化曲线；

图3B为锗锑硒合金材料(锗含量约为17％原子比，硒含量约为12％原子比)的电阻随温 度的变化曲线；

图4A为锗锑硒合金材料(锗含量约为15％原子比，硒含量约为0.8％原子比)脉冲宽度为 150ns的SET测试；

图4B为锗锑硒合金材料(锗含量约为15％原子比，硒含量约为0.8％原子比)脉冲宽度为 160ns的SET测试；

图4C为锗锑硒合金材料(锗含量约为15％原子比，硒含量约为0.8％原子比)脉冲宽度为 180ns的SET测试；