CN102903846A - 一种Sb80Te20/SbSe纳米复合多层相变薄膜及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微电子技术领域，具体涉及一种Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜及其制备和应用。本发明的Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜中Sb₈₀Te₂₀薄膜和SbSe薄膜交替排列，其中，单层Sb₈₀Te₂₀薄膜的厚度为2～16nm，单层SbSe薄膜的厚度为6～20nm，所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜总厚度为60～200nm。本发明材料与传统的相变薄膜材料相比，具有较快的晶化速度，较好的数据保持能力，并且本发明的材料在相变前后高低电阻之比达到三个数量级以上，保证了在相应相变存储器中足够的开关比，在相变存储器领域具有较好的应用前景。

Description

一种Sb80Te20/SbSe纳米复合多层相变薄膜及其制备和应用

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体涉及一种Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜及其制备和应用。

背景技术

相变存储器（Phase Change Memory，PCM）作为一种新兴的非挥发存储技术，其具有循环寿命长（>10¹³次）、元件尺寸小、功耗低、可多级存储、高速读取、耐高低温（-55—125℃）、抗振动、以及与现有集成电路工艺相兼容等优点（S.Lai and T.Lowrey:IEDM Tech.Dig.,2000,p.243），被国际半导体工业协会认为是最有可能取代目前的闪存而成为未来存储器主流产品和最先成为商用产品的下一代半导体存储器件。PCM是利用电流产生的焦耳热量可逆改变薄膜电阻进行编程，薄膜在高阻值时为非晶态，在低阻值时为晶态，高低电阻值分别对应着逻辑数据的“0”和“1”（S.W.Ryu等，Applied Physics Letters,92,142110,2008）。

相变存储器的操作速度主要受限于薄膜的晶化过程，因此加快薄膜的相变速度才能提高相变存储器的操作速度。由于生长占主导的结晶过程，Sb-Te合金材料具有比传统的Ge₂Sb₂Te₅相变材料更快的结晶速度。随着存储单元和接触面积的减小，Sb-Te合金的结晶速度将会变的更快，合金中Sb含量增加时其结晶速度也会进一步加快。因此Sb₈₀Te₂₀具有较快的结晶速度，但Sb₈₀Te₂₀的结晶温度较低，非晶态热稳定性较差，难以直接应用于相变存储器中。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能够加快相变存储器操作速度的Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜及其制备方法。

本发明首先公开了一种Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜，所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜中Sb₈₀Te₂₀薄膜和SbSe薄膜交替排列，其中，单层Sb₈₀Te₂₀薄膜的厚度为2～16nm，单层SbSe薄膜的厚度为6～20nm，所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜总厚度为60～200nm。

本发明所述Sb₈₀Te₂₀表示该薄膜材料中Sb和Te的原子比为80：20；SbSe表示该薄膜材料中Sb和Se的原子比为1：1。

较优的，所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜的化学组成为[Sb₈₀Te₂₀(a)/SbSe(b)]_x(N)，其中，a、b分别表示单层Sb₈₀Te₂₀薄膜和单层SbSe薄膜的厚度，2≤a≤16nm，6≤b≤20nm；N为所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜材料的厚度，60≤N≤200nm；x为Sb₈₀Te₂₀/SbSe复合膜的周期数，x为正整数并且x=N/（a+b）。

更优的，所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜中60≤N≤198nm；更优的，N为100nm。

更优的，所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜中a≤0.8b。

最优的，所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜中a：b为4：10。

本发明所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米多层复合相变薄膜具有比SbSe薄膜更快的晶化速度。所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米多层复合相变薄膜相变前后的高低电阻比值不小于三个数量级。

在受热过程中，本发明复合材料中的Sb₈₀Te₂₀率先晶化，并诱发SbSe晶化，提升了薄膜材料的晶化速度。而体系中的SbSe则使得薄膜材料在相变前后的电阻变化在3个数量级以上，保证了相应的相应存储器足够的开关比，同时使薄膜材料具有较高的热稳定性。

本发明第二方面提供了前述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜的制备方法，为采用磁控溅射法，在SiO₂/Si衬底上，以Sb₈₀Te₂₀和SbSe为溅射靶材，以Ar为溅射气体，交替沉积多层Sb₈₀Te₂₀薄膜和SbSe薄膜，获得Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜材料。

较优的，所述磁控溅射法为室温磁控溅射法。

较优的，所述Sb₈₀Te₂₀靶材的纯度在原子百分比99.99%以上，所述SbSe靶材的纯度在原子百分比99.999%以上，本底真空度不大于1×10^-4Pa。

较优的，所述Sb₈₀Te₂₀和SbSe靶材均采用射频电源，溅射功率为15～25W。优选的，溅射功率为20W。

较优的，所述Ar的纯度为体积百分比99.999%以上，气体流量为25～35SCCM，溅射气压为0.15～0.25Pa。

更优的，所述Ar的气体流量为30SCCM，溅射气压为0.2Pa。

较优的，本发明所述单层Sb₈₀Te₂₀薄膜和单层SbSe薄膜的厚度通过溅射时间来调控。

本发明所述的Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜材料的制备过程具体包括以下步骤：

1）清洗SiO₂/Si(100)基片；

2）安装好溅射靶材；设定射频功率，气体流量及溅射气压；

3）采用室温磁控溅射法，在基片上交替溅射Sb₈₀Te₂₀薄膜和SbSe薄膜，制备获得Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜。

本发明的Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜为通过交替溅射沉积Sb₈₀Te₂₀层和SbSe层，在纳米量级复合而成。

本发明最后还公开了前述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜在相变存储器中应用。

本发明的Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜材料能够应用于相变存储器，与传统的相变薄膜材料相比具有如下特点：首先，Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜具有较快的晶化速度，能够将相应的相变存储器的操作速度提升到50纳秒；其次，Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜材料具有较好的数据保持能力，能够将数据在75℃以上的环境中保持10年以上；第三，Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜材料在相变前后高低电阻之比达到三个数量级以上，保证了在相应相变存储器中足够的开关比。

附图说明

图1：本发明的[Sb₈₀Te₂₀(2nm)/SbSe(6nm)]₈(64nm)、[Sb₈₀Te₂₀(4nm)/SbSe(6nm)]₆(60nm)纳米复合多层相变薄膜材料的原位电阻与温度的关系曲线；

图2：本发明的[Sb₈₀Te₂₀(2nm)/SbSe(10nm)]₈(96nm)、[Sb₈₀Te₂₀(4nm)/SbSe(10nm)]₇(98nm)、[Sb₈₀Te₂₀(6nm)/SbSe(10nm)]₆(96nm)、[Sb₈₀Te₂₀(8nm)/SbSe(10nm)]₅(90nm)纳米复合多层相变薄膜材料及用于对比的单层SbSe、Sb₈₀Te₂₀薄膜材料原位电阻与温度的关系曲线；

图3：本发明的[Sb₈₀Te₂₀(4nm)/SbSe(10nm)]₇(98nm)纳米复合多层相变薄膜材料及单层SbSe、单层Sb₈₀Te₂₀薄膜材料在纳秒激光脉冲照射下反射率随时间的变化关系；

图4：基于本发明的[Sb₈₀Te₂₀(4nm)/SbSe(10nm)]₇(98nm)纳米复合多层相变薄膜及单层SbSe薄膜的相变存储器的R-V特性曲线。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例1

本实施例中制备的Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜材料的总厚度为60-64nm，具体结构分别为[Sb₈₀Te₂₀(2nm)/SbSe(6nm)]₈(64nm)、[Sb₈₀Te₂₀(4nm)/SbSe(6nm)]₆(60nm)。

制备步骤为：

1、清洗SiO₂/Si(100)基片，清洗表面、背面，去除灰尘颗粒、有机和无机杂质：

(a)在丙酮溶液中强超声清洗3-5分钟，去离子水冲洗；

(b)在乙醇溶液中强超声清洗3-5分钟，去离子水冲洗，高纯N₂吹干表面和背面；

(c)在120℃烘箱内烘干水汽，约20分钟.

2、采用磁控溅射方法制备[Sb₈₀Te₂₀(a)/SbSe(b)]_x薄膜前准备：

(a)装好Sb₈₀Te₂₀和SbSe溅射靶材，并将本底真空抽至1×10^-4Pa；

(b)设定射频功率为15W；

(c)使用高纯Ar作为溅射气体，设定溅射气体流量为25SCCM，并将溅射气压调节至0.25Pa。

3、采用磁控溅射方法制备[Sb₈₀Te₂₀(a)/SbSe(b)]_x纳米复合多层相变薄膜材料：

a)将空基托旋转到Sb₈₀Te₂₀靶位，打开Sb₈₀Te₂₀靶上的射频电源，依照设定的溅射时间，开始对Sb₈₀Te₂₀靶材进行溅射，清洁Sb₈₀Te₂₀靶材表面；

b)Sb₈₀Te₂₀靶材表面清洁完成后，关闭Sb₈₀Te₂₀靶上所施加的射频电源，将基片旋转到SbSe靶位，开启SbSe靶上的射频电源，依照设定的溅射时间，开始对SbSe靶材进行溅射，清洁SbSe靶材表面；

c)SbSe靶材表面清洁完成后将基片旋转到Sb₈₀Te₂₀靶位，打开Sb₈₀Te₂₀靶上的射频电源，依照设定的溅射时间，开始溅射Sb₈₀Te₂₀薄膜；

d)Sb₈₀Te₂₀薄膜溅射完成后，关闭Sb₈₀Te₂₀靶上所施加的射频电源，将基片旋转到SbSe靶位，开启SbSe靶上的射频电源，依照设定的溅射时间，开始溅射SbSe薄膜。

e)重复c)和d)两步，最终分别制备出为[Sb₈₀Te₂₀(2nm)/SbSe(6nm)]₈(64nm)、[Sb₈₀Te₂₀(4nm)/SbSe(6nm)]₆(60nm)纳米复合多层相变薄膜材料。

最终所得的[Sb₈₀Te₂₀(a)/SbSe(b)]_x(N)纳米复合多层相变薄膜总厚度约为60～64nm，其中Sb₈₀Te₂₀与SbSe的单层薄膜厚度均通过溅射时间的不同来控制，Sb₈₀Te₂₀的溅射速率为3.5s/nm，SbSe的溅射速率为1.4s/nm。其原位电阻与温度关系检测结果如图1。由图1可知，低温下，两种薄膜处于高电阻的非晶态，随着温度的不断升高，薄膜电阻缓慢降低，达到相变温度时，薄膜开始晶化，相应的电阻开始快速下降，相变过程结束后，随着温度的升高电阻基本保持不变。

实施例2

本实施例中制备的Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜材料的总厚度约为100nm，具体结构分别为[Sb₈₀Te₂₀(2nm)/SbSe(10nm)]₈(96nm)、[Sb₈₀Te₂₀(4nm)/SbSe(10nm)]₇(98nm)、[Sb₈₀Te₂₀(6nm)/SbSe(10nm)]₆(96nm)、[Sb₈₀Te₂₀(8nm)/SbSe(10nm)]₅(90nm)。

制备步骤为：

1、清洗SiO₂/Si(100)基片，清洗表面、背面，去除灰尘颗粒、有机和无机杂质：

(a)在丙酮溶液中强超声清洗3-5分钟，去离子水冲洗；

(b)在乙醇溶液中强超声清洗3-5分钟，去离子水冲洗，高纯N₂吹干表面和背面；

(c)在120℃烘箱内烘干水汽，约20分钟.

2、采用射频溅射方法制备[Sb₈₀Te₂₀(a)/SbSe(b)]_x(N)薄膜前准备：

(a)装好Sb₈₀Te₂₀和SbSe溅射靶材，并将本底真空抽至1×10^-4Pa；

(b)设定射频功率为20W；

(c)使用高纯Ar作为溅射气体，设定溅射气体流量为30SCCM，并将溅射气压调节至0.2Pa。

3、采用磁控交替溅射方法制备[Sb₈₀Te₂₀(a)/SbSe(b)]_x(N)纳米复合多层相变薄膜材料：

a)将空基托旋转到Sb₈₀Te₂₀靶位，打开Sb₈₀Te₂₀靶上的射频电源，依照设定的溅射时间，开始对Sb₈₀Te₂₀靶材进行溅射，清洁Sb₈₀Te₂₀靶材表面；

b)Sb₈₀Te₂₀靶材表面清洁完成后，关闭Sb₈₀Te₂₀靶上所施加的射频电源，将基片旋转到SbSe靶位，开启SbSe靶上的射频电源，依照设定的溅射时间，开始对SbSe靶材进行溅射，清洁SbSe靶材表面；

c)SbSe靶材表面清洁完成后将基片旋转到Sb₈₀Te₂₀靶位，打开Sb₈₀Te₂₀靶上的射频电源，依照设定的溅射时间，开始溅射Sb₈₀Te₂₀薄膜；

d)Sb₈₀Te₂₀薄膜溅射完成后，关闭Sb₈₀Te₂₀靶上所施加的射频电源，将基片旋转到SbSe靶位，开启SbSe靶上的射频电源，依照设定的溅射时间，开始溅射SbSe薄膜。

e)重复c)和d)两步，最终制备出[Sb₈₀Te₂₀(2nm)/SbSe(10nm)]₈(96nm)、[Sb₈₀Te₂₀(4nm)/SbSe(10nm)]₇(98nm)、[Sb₈₀Te₂₀(6nm)/SbSe(10nm)]₆(96nm)、[Sb₈₀Te₂₀(8nm)/SbSe(10nm)]₅(90nm)纳米复合多层相变薄膜材。

最终所得的[Sb₈₀Te₂₀(a)/SbSe(b)]_x纳米复合多层相变薄膜总厚度约为100nm，其中Sb₈₀Te₂₀与SbSe的单层薄膜厚度均通过溅射时间的不同来控制，Sb₈₀Te₂₀的溅射速率为3.5s/nm，SbSe的溅射速率为1.4s/nm。

实施例3

本实施例中制备的Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜材料的总厚度为200nm，具体结构分别为[Sb₈₀Te₂₀(2nm)/SbSe(20nm)]₉(198nm)、[Sb₈₀Te₂₀(8nm)/SbSe(20nm)]₇(196nm)、[Sb₈₀Te₂₀(16nm)/SbSe(20nm)]₅(180nm)。

制备步骤为：

1、清洗SiO₂/Si(100)基片，清洗表面、背面，去除灰尘颗粒、有机和无机杂质：

(a)在丙酮溶液中强超声清洗3-5分钟，去离子水冲洗；

(b)在乙醇溶液中强超声清洗3-5分钟，去离子水冲洗，高纯N₂吹干表面和背面；

(c)在120℃烘箱内烘干水汽，约20分钟。

2、采用射频溅射方法制备[Sb₈₀Te₂₀(a)/SbSe(b)]_x(N)薄膜前准备：

(a)装好Sb₈₀Te₂₀和SbSe溅射靶材，并将本底真空抽至1×10^-4Pa；

(b)设定射频功率为25W；

(c)使用高纯Ar作为溅射气体，设定溅射气体流量为35SCCM，并将溅射气压调节至0.15Pa。

3、采用磁控交替溅射方法制备[Sb₈₀Te₂₀(a)/SbSe(b)]_x(N)纳米复合多层相变薄膜材料：

a)将空基托旋转到Sb₈₀Te₂₀靶位，打开Sb₈₀Te₂₀靶上的射频电源，依照设定的溅射时间，开始对Sb₈₀Te₂₀靶材进行溅射，清洁Sb₈₀Te₂₀靶材表面；

b)Sb₈₀Te₂₀靶材表面清洁完成后，关闭Sb₈₀Te₂₀靶上所施加的射频电源，将基片旋转到SbSe靶位，开启SbSe靶上的射频电源，依照设定的溅射时间，开始对SbSe靶材进行溅射，清洁SbSe靶材表面；

c)SbSe靶材表面清洁完成后将基片旋转到Sb₈₀Te₂₀靶位，打开Sb₈₀Te₂₀靶上的射频电源，依照设定的溅射时间，开始溅射Sb₈₀Te₂₀薄膜；

d)Sb₈₀Te₂₀薄膜溅射完成后，关闭Sb₈₀Te₂₀靶上所施加的射频电源，将基片旋转到SbSe靶位，开启SbSe靶上的射频电源，依照设定的溅射时间，开始溅射SbSe薄膜。

e)重复c)和d)两步，即在SiO₂/Si(100)基片上分别制备出[Sb₈₀Te₂₀(2nm)/SbSe(20nm)]₉(198nm)、[Sb₈₀Te₂₀(8nm)/SbSe(20nm)]₇(196nm)、[Sb₈₀Te₂₀(16nm)/SbSe(20nm)]₅(180nm)纳米复合多层相变薄膜材。

最终所得的[Sb₈₀Te₂₀(a)/SbSe(b)]_x(N)纳米复合多层相变薄膜总厚度约为200nm，其中Sb₈₀Te₂₀与SbSe的单层薄膜厚度均通过溅射时间的不同来控制，Sb₈₀Te₂₀的溅射速率为3.5s/nm，SbSe的溅射速率为1.4s/nm。其原位电阻与温度关系检测结果同实施案例2。

对比实验

1.实验材料

1.1单层SbSe相变薄膜材料，厚度为100nm，制备步骤为：

1、清洗SiO₂/Si(100)基片，清洗表面、背面，去除灰尘颗粒、有机和无机杂质：

(a)在丙酮溶液中强超声清洗3-5分钟，去离子水冲洗；

(b)在乙醇溶液中强超声清洗3-5分钟，去离子水冲洗，高纯N₂吹干表面和背面；

(c)在120℃烘箱内烘干水汽，约20分钟.

2、采用射频溅射方法制备Sb₈₀Te₂₀薄膜前准备：

(a)装好SbSe溅射靶材，并将本底真空抽至1×10^-4Pa；

(b)设定射频功率为20W；

(c)使用高纯Ar作为溅射气体，设定溅射气体流量为30SCCM，并将溅射气压调节至0.2Pa。

3、采用磁控溅射方法制备SbSe相变薄膜材料：

a)将空基托旋转到SbSe靶位，打开SbSe靶上的射频电源，依照设定的溅射时间，开始对SbSe靶材进行溅射，清洁SbSe靶材表面；

b)SbSe靶材表面清洁完成后，关闭靶上所施加的射频电源，将基片旋转到SbSe靶位，开启SbSe靶位上的射频电源，依照设定的溅射时间(140s），开始溅射SbSe薄膜。即在SiO₂/Si(100)基片上制备了厚度为100nm的SbSe薄膜。

1.2单层Sb₈₀Te₂₀相变薄膜材料，厚度为100nm。制备步骤为：

1、清洗SiO₂/Si(100)基片，清洗表面、背面，去除灰尘颗粒、有机和无机杂质：

(a)在丙酮溶液中强超声清洗3-5分钟，去离子水冲洗；

(b)在乙醇溶液中强超声清洗3-5分钟，去离子水冲洗，高纯N₂吹干表面和背面；

(c)在120℃烘箱内烘干水汽，约20分钟.

2、采用射频溅射方法制备Sb₈₀Te₂₀薄膜前准备：

(a)装好Sb₈₀Te₂₀溅射靶材，并将本底真空抽至1×10^-4Pa；

(b)设定射频功率为20W；

(c)使用高纯Ar作为溅射气体，设定溅射气体流量为30SCCM，并将溅射气压调节至0.2Pa。

3、采用磁控溅射方法制备Sb₈₀Te₂₀相变薄膜材料：

a)将空基托旋转到Sb₈₀Te₂₀靶位，打开Sb₈₀Te₂₀靶上的射频电源，依照设定的溅射时间，开始对Sb₈₀Te₂₀靶材进行溅射，清洁Sb₈₀Te₂₀靶材表面；

b)Sb₈₀Te₂₀靶材表面清洁完成后，关闭靶上所施加的射频电源，将基片旋转到Sb₈₀Te₂₀靶位，开启Sb₈₀Te₂₀靶位上的射频电源，依照设定的溅射时间(350s），开始溅射Sb₈₀Te₂₀薄膜。即在SiO₂/Si(100)基片上制备了厚度为100nm的Sb₈₀Te₂₀薄膜。

2.实验方法及结果

将实施例2制备的4种[Sb₈₀Te₂₀(a)/SbSe(b)]_x(N)纳米复合多层相变薄膜材料和对比例的单层SbSe和Sb₈₀Te₂₀相变薄膜材料进行测试得到各相变薄膜材料的原位电阻与温度的关系曲线图2。

由图2可知：本发明的[Sb₈₀Te₂₀/SbSe]_x纳米复合多层相变薄膜材料及用于对比的单层SbSe、Sb₈₀Te₂₀薄膜材料原位电阻与温度的关系曲线，测试过程中的升温速率为10℃/min。在低温下，所有薄膜处于高电阻的非晶态，随着温度的不断升高，薄膜电阻缓慢降低，达到相变温度时，薄膜开始晶化，相应的电阻开始快速下降，相变过程结束后，随着温度的升高电阻基本保持不变。可以看出，与单层Sb₈₀Te₂₀薄膜材料相比，SbSe的加入极大的提高了非晶态电阻，保证了相应相变存储器件足够的开关比。且薄膜的晶化温度有较大的提升，使薄膜具有了更好的热稳定性。

上述实施例2的[Sb₈₀Te₂₀(4nm)/SbSe(10nm)]₇(98nm)纳米复合多层相变薄膜材料和对比例的单层SbSe、Sb₈₀Te₂₀相变薄膜材料经纳秒激光脉冲照射后得到薄膜反射率随时间的变化曲线图3。

由图3可知，本发明的[Sb₈₀Te₂₀(4nm)/SbSe(10nm)]₇(98nm)纳米复合多层相变薄膜材料与单层SbSe、Sb₈₀Te₂₀薄膜材料经纳秒激光脉冲照射时反射率随时间的变化关系。可以看出，三种薄膜反射率发生突变的时间分别约为70ns、40ns和30ns，与单层SbSe薄膜相比，本发明的[Sb₈₀Te₂₀(4nm)/SbSe(10nm)]₇(98nm)纳米复合多层相变薄膜具有更快的相变速度。综合图2和图3，本发明的本发明的[Sb₈₀Te₂₀(4nm)/SbSe(10nm)]₇(98nm)纳米复合多层相变薄膜同时具备了两种单层SbSe、Sb₈₀Te₂₀薄膜材料的优点，既有较高的热稳定性及较大的高低电阻比，又具有将快的结晶速度，这都有利于提高相变存储器的性能。

将上述实施例2的[Sb₈₀Te₂₀(4nm)/SbSe(10nm)]₇(98nm)纳米多层复合相变薄膜材料和对比例1的单层SbSe相变薄膜材料进行检测得到其相变存储器的R-V特性曲线图4。

由图4可知，基于本发明[Sb₈₀Te₂₀(4nm)/SbSe(10nm)]₇(98nm)纳米多层复合相变薄膜材料及对比例1单层SbSe薄膜材料的相变存储器的R-V特性曲线。对于两种相变存储器，都可以通过施加电流脉冲实现高低电阻之间的变化，从而实现对数据的存储。当两者施加的电流脉冲宽度均为100ns时，基于本发明[Sb₈₀Te₂₀(4nm)/SbSe(10nm)]₇(98nm)纳米多层复合相变薄膜材料的相变存储器的SET、RESET电压更低，说明其功耗更小。此外，基于本发明[Sb₈₀Te₂₀(4nm)/SbSe(10nm)]₇(98nm)纳米多层复合相变薄膜材料的相变存储器可以通过施加50ns的电流脉冲实现高低阻之间的变化，表明其具有更快的操作速度。

综合图1-4可知，本发明的[Sb₈₀Te₂₀(a)/SbSe(b)]_x(N)纳米多层复合相变薄膜材料具有高热稳定性、低功耗、快速相变的优点。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜，所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜中Sb₈₀Te₂₀薄膜和SbSe薄膜交替排列，其中，单层Sb₈₀Te₂₀薄膜的厚度为2～16nm，单层SbSe薄膜的厚度为6～20nm，所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜总厚度为60～200nm。

2.如权利要求1所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜，其特征在于，所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜的化学组成为[Sb₈₀Te₂₀(a)/SbSe(b)]_x(N)，其中，a、b分别表示单层Sb₈₀Te₂₀薄膜和单层SbSe薄膜的厚度，2≤a≤16nm，6≤b≤20nm；N为所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜材料的厚度，60≤N≤200nm；x为Sb₈₀Te₂₀/SbSe复合膜的周期数，x为正整数并且x=N/(a+b)。

3.如权利要求2所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜，其特征在于，所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜中a≤0.8b。

4.如权利要求3所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜，其特征在于，所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜中a：b为4：10。

5.权利要求1-4任一权利要求所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜的制备方法，其特征在于，采用磁控溅射法，在SiO₂/Si衬底上，以Sb₈₀Te₂₀和SbSe为溅射靶材，以Ar为溅射气体，交替沉积多层Sb₈₀Te₂₀薄膜和SbSe薄膜，获得Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜材料。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述Sb₈₀Te₂₀和SbSe靶材均采用射频电源，溅射功率为15～25W。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述Ar的纯度为体积百分比99.999%以上，气体流量为25～35SCCM，溅射气压为0.15～0.25Pa。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述Sb₈₀Te₂₀靶材的纯度在原子百分比99.99%以上，所述SbSe靶材的纯度在原子百分比99.999%以上，本底真空度不大于1×10^-4Pa。

9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述单层Sb₈₀Te₂₀薄膜和单层SbSe薄膜的厚度通过溅射时间来调控。

10.权利要求1-4任一权利要求所述Sb₈₀Te₂₀/SbSe纳米复合多层相变薄膜在相变存储器中应用。

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