[发明专利]一种适于作久储相变存储介质的Ru-Sb-Te合金溅射靶材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适于作久储相变存储介质的高性能Ru‑Sb‑Te合金溅射靶材。所述Ru‑Sb‑Te合金溅射靶材由原料钌Ru、锑Sb和碲Te按化学式Rux(Sb2Te)100‑x组成的合金靶材，其中，x为Ru元素的原子百分比，1≤x≤10；尤其x为5或8；所述原料为Ru、Sb、Te三种单质金属或任意两种元素的化合物。制备方法以钌、锑、碲或其任意两种元素的化合物为原料，通过熔铸法制备Ru‑Sb‑Te合金粉末；通过机械破碎、加压烧结获得靶材坯料，最后加工成型获得靶材。本发明通过钌的添加，改善了Sb2Te化合物相变温度低，热稳定性差等缺点；通过熔炼后粉末制备和加压烧结，获得较好均匀性和高致密度溅射靶材，避免直接熔铸制备的靶材熔炼缺陷多、晶粒粗大、加工性差等缺点；充分满足相变存储领域对RST靶材的高要求。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，进一步属于合金溅射靶材技术领域，更进一步属于相变存储技术领域，具体涉及适于作久储相变存储介质的Ru-Sb-Te合金溅射靶材及其制备方法。

背景技术

相变存储材料是一种基于硫族化合物的新型非易失性随机存储方式，具有非易失性、读取速度快、热稳定性好等优点。其机理是通过相变材料在温度的不同，由非晶态到晶体之间的电阻差异实现信息的读取和存储。现有技术中，主要通过磁控溅射的方法制备相变存储薄膜，具有性能稳定、可操作性强的特点。

以锑碲化合物薄膜制备的相变存储材料具有相转变速度快的特点，是目前研究的代表性相变存储材料，然而存在热稳定性差和结晶温度低等缺点。锗锑碲（Ge-Sb-Te，GST）是研究最为成熟的相变存储材料体系之一，主要包括Ge₂Sb₂Te₅、Ge₁Sb₄Te₇、Ge₁Sb₂Te₄等。然而，虽然基于这些相变存储材料的相变存储器在众多方面都具有良好的性能，但是在材料稳定性、电阻率、结晶速度、结晶温度、功耗、使用寿命等方面仍然有很大的提升空间。

不同的应用领域对相变存储材料的要求不同。比如，10年数据保持温度和阈值转变速度分别是表征体系稳定性和数据读取速度的指标，用于嵌入式存储器应用要求高于85℃，用于汽车电子应用领域要求体系的高于120℃，而目前Ge₂Sb₂Te₅体系的10年数据保持温度仅为80℃、阈值转变速度仅为几十纳秒量级，完全不能满足汽车电子等领域的要求。因此，开发具有优异综合性能，比如，数据稳定性好、读取速度快、功耗低等的相变存储体系是亟待解决的问题，因而研发高致密度、高均匀性，且能满足长期相变存储用的溅射靶材是大有可为的。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种适于作久储相变存储介质的Ru-Sb-Te合金溅射靶材（简称RST溅射靶材）；本发明的另一目的在于提供一种适于作久储相变存储介质的Ru-Sb-Te合金溅射靶材的制备方法；进一步的目的在于所述Ru-Sb-Te合金溅射靶材的应用。

本发明的第一目的是这样实现的，所述适于作久储相变存储介质的Ru-Sb-Te合金溅射靶材由钌Ru、锑Sb和碲Te元素按化学式Ru_x(Sb2Te)_100-x组成的合金靶材，其中，x为合金元素Ru的原子百分比，1≤x≤10；所述原料为Ru、Sb、Te三种单质金属或任意两种元素的化合物。

本发明的另一目的是这样实现的，所述Ru-Sb-Te合金溅射靶材的制备方法通过原料准备、粉末制备、加压烧结、加工成型工艺步骤实现，具体为：

（1）原料准备：以钌、锑、碲或其任意两种元素的化合物为原料，按配比备料，通过熔铸法制备Ru-Sb-Te合金,其中配料时Ru按化学计量比添加、Sb过量2~8wt.%、Te过量6~16wt.%投料，熔炼真空度在1×10^-2Pa~1×10^-4Pa、熔炼温度为600~1100℃；