[发明专利]一种选通管材料、选通管单元及其制作方法

说明书

本发明提供一种选通管材料、选通管单元及其制作方法，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。通过本发明提供的一种选通管材料、选通管单元及其制作方法，解决了现有的选通管存在阈值电压高、开关比低、及关态漏电高的问题。

技术领域

本发明属于微纳电子技术领域，特别是涉及一种选通管材料、选通管单元及其制作方法。

背景技术

半导体存储器在电子市场中一直占据着重要的地位。作为下一代新型的非易失性存储器，例如相变存储器、阻变存储器，都需要有一种开关性能很好的选通器件来对存储单元进行选通。在目前新兴的类脑计算中，选通器也扮演着重要的角色。

S.R.Ovshinsky在20世纪60年代末首次发现了具有阈值转变特性的材料，由此引发了科学家对于阈值转变现象的研究，以此为基础，发现了一些列具有阈值转变特性的硫系化合物，而利用硫系化合物薄膜材料作为介质的选通管被认为是最具有应用价值的选通器，其关键材料包括具有阈值转变特性的硫系化合物薄膜、加热电极材料、绝缘材料和引出电极材料等。选通管是利用电学信号来控制选通器件的开关，当施加电学信号于选通器件单元，使材料由高阻态向低阻态转变，此时器件出于开启状态；当撤去电学信号时，材料又由低阻态转变成高阻态，器件处于关闭状态。

由于现有的选通管通常存在阈值电压高、开关比低、及关态漏电高的问题，因此，如何提供一种具有低阈值电压、高开关比、关态漏电小的选通管是目前急需解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种选通管材料、选通管单元及其制作方法，用于解决现有的选通管存在阈值电压高、开关比低、及关态漏电高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种选通管材料，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。

优选地，在所述Ge_xTe_ySe_zAs_100-x-y-z中，30<100-x-y-z<50。

优选地，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。

优选地，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。

本发明还提供一种如上述任一项所述的选通管材料的制作方法，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。

优选地，所述离子注入的剂量为1×10¹²～1×10¹⁶ions/cm²。