[发明专利]一种选通管材料、选通管单元及其制作方法

权利要求书

1.一种选通管材料，其特征在于，所述选通管材料为包括Ge、Te、Se及As四种元素的化合物，所述选通管材料的化学通式为Ge_xTe_ySe_zAs_100-x-y-z，其中，x、y、z为元素的原子百分比，且10<x<40、7<y<35、20<z<80、1<100-x-y-z<50；所述选通管材料在电信号操作下可以实现高阻态到低阻态的瞬时转变，且在撤去电信号操作时瞬时自发返回高阻态。

2.根据权利要求1所述的选通管材料，其特征在于，在所述Ge_xTe_ySe_zAs_100-x-y-z中，30<100-x-y-z<50。

3.根据权利要求1所述的选通管材料，其特征在于，从高阻态到低阻态或从低阻态到高阻态的瞬时转变时间为0.01～1ns。

4.一种如权利要求1～3任一项所述的选通管材料的制作方法，其特征在于，通过离子注入法将As离子注入到Ge-Te-Se薄膜中，制成化学通式为Ge_xTe_ySe_zAs_100-x-y-z的选通管材料，其中，x、y、z为元素的原子百分比，且10<x<40、7<y<35、20<z<80、1<100-x-y-z<50。

5.根据权利要求4所述的选通管材料的制作方法，其特征在于，所述离子注入的剂量为1×10¹²～1×10¹⁶ions/cm²。

6.根据权利要求4所述的选通管材料的制作方法，其特征在于，根据化学通式Ge_xTe_ySe_zAs_100-x-y-z中Ge、Te与Se的不同配比，采用溅射法、蒸发法、化学气相沉积法、分子束外延法、原子气相沉积法或原子层沉积法制备Ge-Te-Se薄膜。

7.一种利用如权利要求1～3任一项所述的选通管材料制作的选通管单元，其特征在于，所述选通管单元包括：

衬底；

贯穿所述衬底的下电极层；

位于所述衬底及下电极层上表面的下阻挡层；

位于所述下阻挡层上表面的选通管材料层；

位于所述选通管材料层上表面的上阻挡层；

位于所述上阻挡层上表面的上电极层；以及

位于所述上电极层上表面的引出电极。

8.根据权利要求7所述的选通管单元，其特征在于，所述下电极层包括单金属材料W、Pt、Au、Ti、Al、Ag、Cu、Ni中的一种或多种，或单金属材料W、Pt、Au、Ti、Al、Ag、Cu、Ni的氮化物或氧化物中的一种；所述下电极层的直径为20～200nm，所述下电极层的高度为100～500nm。

9.根据权利要求7所述的选通管单元，其特征在于，所述下阻挡层包括C薄膜、TiN薄膜、SiC薄膜、SiO₂薄膜、SiNx薄膜中的一种，或C、W、Ti、Al中任意两种或多种的合金材料，或单金属材料W、Ti、Al的氮化物或氧化物中的一种；所述下阻挡层的厚度为2～20nm。

10.根据权利要求7所述的选通管单元，其特征在于，所述上阻挡层包括C薄膜、TiN薄膜、SiC薄膜、SiO₂薄膜、SiNx薄膜中的一种，或C、W、Ti、Al中任意两种或多种的合金材料，或单金属材料W、Ti、Al的氮化物或氧化物中的一种；所述上阻挡层的厚度为3～30nm。