[发明专利]一种Sb-Te-Ti相变存储材料及Ti-Sb2Te相变存储材料

说明书

技术领域

本发明涉及相变材料及其制备方法，尤其是可用于相变存储器的Sb-Te-Ti相变薄膜材料。

背景技术

相变存储器(PCRAM)原理是以硫系化合物为存储介质，利用电能(热量)使材料在晶态(低阻)与非晶态(高阻)之间相互转换实现信息的写入与擦除，信息的读出靠测量电阻的大小，比较其高阻“1”还是低阻“0”来实现的。

Sb-Te系列相变材料结晶过程以晶粒生长占主导，因此相变速率快，而且熔点比GST(Ge₂Sb₂Te₅)低，因此所需功耗低。然而Sb-Te系列相变材料同时也存在结晶温度低，热稳定性差，数据保持力差等缺点。

作为新兴的非挥发性存储器的相变存储器(PCRAM)，具有易失性、循环寿命长，功耗低，存储速度快以及制造工艺简单等优点，因此被广泛研究。新兴的相变存储器以硫系化合物为存储介质，利用电脉冲使材料在非晶态(高阻)与晶态(低阻)之间相互转化，伴随较大的电阻变化，从而实现信息的写入和擦除。在相变存储器的研发中，如何提高数据保持力以及降低器件功耗一直都是研究的重点。

富Sb的Sb-Te系列相变材料具有非常快的结晶速率，但是由于Sb含量的增加，数据保持力降低，热稳定性差，需要对此进行掺杂改性。为了能提高其热稳定性，且保持高速相变的优点，掺入的杂质应与Sb-Te不产生新的化合物。

发明内容

本发明的目的主要在于提供一种用于相变存储器的Sb-Te-Ti相变材料，以提高相变材料的热稳定性、非晶态电阻，降低材料的Reset电流与熔化温度等。

本发明还提供了一种用于相变存储器的掺Ti的Ti-Sb₂Te相变存储材料，其中Ti的原子百分比小于50％，以提高材料的热稳定性、热导率及熔点。本发明的用于相变存储器的掺Ti-Sb₂Te相变存储材料，Ti的存在一方面抵制了相变材料晶粒的长大，提升了材料的电阻率和结晶温度，增加了相变材料的热稳定性；另一方面相变材料的热导率与熔点也变小，这有利于减小相变存储器的功耗。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案来实现：

一种用于相变存储器的Sb-Te-Ti相变存储材料，是在Sb-Te相变材料的基础上掺入Ti而成，其化学通式为Sb_xTe_yTi_100-x-y，其中0＜x＜80，0＜y＜100-x。本发明化学通式中元素的右下角部分代表摩尔比。

较佳的，所述x的取值范围为45≤x≤72，y的取值范围为5≤y≤45。

所述Sb-Te-Ti相变存储材料中，掺入的Ti与Sb、Te均成化学键。

较佳的，所述Sb-Te-Ti相变存储材料为Sb-Te-Ti相变薄膜材料。优选的，所述Sb-Te-Ti相变薄膜材料的厚度为100-250nm。

较佳的，所述Sb-Te-Ti相变存储材料采用电脉冲作用实现电阻率的可逆转变。

较佳的，所述Sb-Te-Ti相变存储材料采用激光脉冲作用实现光学反射率的可逆转变。

所述Sb-Te-Ti相变存储材料的结晶温度得到大幅度提升，热稳定性增强，数据保持力增强。

所述Sb-Te-Ti相变存储材料的非晶态电阻降低，晶态电阻升高。

本发明的上述的用于相变存储器的Sb-Te-Ti相变存储材料，所述Sb-Te相变存储材料为Sb₂Te相变存储材料，在Sb₂Te相变存储材料中掺入Ti后获得的Sb-Te-Ti相变存储材料为Ti-Sb₂Te相变存储材料，所述化学通式Sb_xTe_yTi_100-x-y中，Ti的原子百分含量小于50％。

较佳的，所述Ti-Sb₂Te相变存储材料中，Ti的原子百分含量在2％-20％之间。

较佳的，所述Ti-Sb₂Te相变存储材料中，Ti原子替代Sb原子的位置，且没有分相。

较佳的，所述Ti-Sb₂Te相变存储材料采用电脉冲作用实现电阻率的可逆转变。

较佳的，所述Ti-Sb₂Te相变存储材料采用激光脉冲作用实现光学反射率的可逆转变。

较佳的，所述Ti-Sb₂Te相变存储材料的高阻态比低阻态的电阻值至少大1倍。