CN106374045A - 一种基于GeSbTe相变材料的薄膜器件 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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Abstract
本发明公开了一种基于GeSbTe相变材料的薄膜器件，包括衬底层、下电极层、第一GeSbTe材料层、二硫化钼层、第二GeSbTe材料层、石墨烯层、上电极层和保护层，所述下电极层、第一GeSbTe材料层、二硫化钼层、第二GeSbTe材料层、石墨烯层、上电极层、保护层依次沉积叠加在所述衬底层上，所述第一GeSbTe材料层为离子掺杂的GeSbTe相变材料层，所述第二GeSbTe材料层为纯相的GeSbTe相变材料。本发明的基于GeSbTe相变材料的薄膜器件具有热稳定性高、一致性好、箱变速度快和使用寿命长特点。
Description
技术领域
本发明涉及相变存储领域，特别是一种多层材料性能互补的叠层型相变薄膜器件。
背景技术
相变存储器（PRAM）作为非易失性的存储技术，与FLASH技术比较，在尺寸缩小方面具有更大优势。它不但具备读写速度快（ns量级）、循环次数高（>1012）、功耗低等特点之外，还与现有的CMOS工艺兼容，技术实现难度和产业成本较低，并且能实现多位存储。除此之外，PRAM存储技术具有抗强震动、抗辐射性能，在航天航空领域具有极其重要的应用前景。PRAM这些特点被认为最有可能取代闪存而成为通用的新一代非易失性存储器。决定相变存储器性能优劣的一个重要因素是相变存储材料的好坏，因此发展性能优异的新型存储材料对提高和改进相变存储器的性能具有重要的实际应用意义。
相变存储器的主要部分是以硫系化合物为基础的相变材料。硫系化合物能够在电脉冲的作用下实现晶态和非晶态的可逆相变，非晶态（高电阻）和晶态（低电阻）的电阻有着明显差异，分别对应逻辑“1”和“0”态，从而实现信息的存储。Ge-Sb-Te 合金材料，以其优异的综合性能成功应用于相变存储器中。然而，Ge-Sb-Te 材料的结晶温度低和数据保持力差而造成的热稳定性差，一直制约着其在特殊领域的进一步发展。在实际应用中GeSbTe存储材料存在以下缺点：如在相变时有较大的密度变化，结晶速度不佳，一般为几百ns，影响到擦写速度和器件可靠性；如由于结晶温度较低（约150℃），以传统Ge2Sb2Te5材料为存储介质的PRAM存储单元的数据只能够在 70-110℃下保存10年，在高温下的数据保存寿命短，还有待提高。
针对于此，中国发明专利申请2014107748757提出一种提高 Ge-Sb-Te 相变性能的技术及其薄膜制备方法。通过对 Ge-Sb-Te相变材料加入 TiN 形成化合物，其化学式为（TiN）1-X -（Ge-Sb-Te）X（其中 0.1 ＜ X ＜ 1），可以提高Ge-Sb-Te 相变材料的热学和电学性能。Ge-Sb-Te相变材料结晶温度（约160 ℃）、热稳定性和数据保持能力不太理想，一直制约着 Ge-Sb-Te 在相变存储材料中的应用。TiN 材料具有很好的热稳定性，通过两种合金材料的复合，得到一种新材料（TiN）1-X -（Ge-Sb-Te）X ，这种材料具有比 Ge-Sb-Te相变材料更好的电学性能，同时又有更好的热稳定性和数据保持力。
与此同时，中国发明专利申请CN2012102688642公开了一种 Zn 掺杂 Ge2 Sb2 Te5相变存储薄膜材料及其制备方法，特点是其化学结构式为 ZnX(Ge2 Sb2 Te5)100-X ，其中 0<x<20，具体制备步骤如下 ：在磁控溅射镀膜系统中，采用石英片或氧化硅片为衬底，将锌靶材安装在磁控直流溅射靶中，将Ge2 Sb2 Te5 靶材安装在磁控射频溅射靶中，将溅射腔室进行抽真空直至 1.6×10 -4 Pa，然后通入高纯氩气直气压 0.3Pa，控制 Zn 靶的溅射功率为3-7W，Ge2 Sb2 Te5靶为 75-130W，于室温下溅射镀膜 200 秒后，即得到沉积态的相变存储薄膜材料 ；将薄膜样品放入快速退火炉中，进行退火，即得到热处理后的 Zn 掺杂Ge2 Sb2Te5相变存储薄膜材料，优点是结晶温度高，热稳定性好，结晶速度快，寿命长，低功耗。
但是，无论是采用TiN形成合金还是采用Zn掺杂的方式，尽管可以提高GST材料的热稳定性，TiN与GST材料的合金化还是Zn掺杂GST材料，TiN和Zn进入GST材料的晶格存在不可控性，据此造成制备的GST材料其品质一致性较差，用作存储材料使用过程中在长期读写使用过程中会局部数据异常，直接影响了其的推广应用。
发明内容
本发明的最主要目的在于提供了一种基于GeSbTe相变材料的薄膜器件，具有热稳定性高、一致性好、箱变速度快和使用寿命长特点。。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种基于GeSbTe相变材料的薄膜器件，包括衬底层、下电极层、第一GeSbTe材料层、二硫化钼层、第二GeSbTe材料层、石墨烯层、上电极层和保护层，所述下电极层、第一GeSbTe材料层、二硫化钼层、第二GeSbTe材料层、石墨烯层、上电极层、保护层依次沉积叠加在所述衬底层上，所述第一GeSbTe材料层为离子掺杂的GeSbTe相变材料层，所述第二GeSbTe材料层为纯相的GeSbTe相变材料。
进一步地，所述第一GeSbTe材料层包括Ti3+、Ni2+和/或Al3+掺杂的GeSbTe相变材料。
进一步地，所述衬底层为玻璃片、硅片或碳酸酯片。
进一步地，所述保护层为SiN或ZnS-SiO2薄膜。
进一步地，所述上电极层和下电极层为 Mn、Ta、TaN、Ti、W、Ni、Al、Co 和/或 Cu 金属材料。
进一步地，所述下电极层、第一GeSbTe材料层、二硫化钼层、第二GeSbTe材料层、石墨烯层、上电极层、保护层通过磁控溅射系统依次沉积叠加在所述衬底层上。
进一步地，在所述薄膜器件中：
下电极层和上电极层是采用磁控溅射沉积制备的，厚度范围为50～300纳米；
第一GeSbTe材料层是采用磁控溅射法沉积的，所述第一GeSbTe材料层即是通过把将沉积完下电极层的衬底层置入反应盒内， 30分钟内在反应盒里预沉积形成的，膜层厚度控制在5～35nm；
在二硫化钼层中，沉积厚度范围为6～10纳米，沉积压力范围为0.8～1.5mbar、沉积速率范围为0.3～0.4纳米/秒、气流流量范围为30～75sccm；
第二GeSbTe材料层总厚度范围为25～60纳米，等离子体处理的压力范围为0.3～0.7mbar，等离子体处理的功率密度范围为0.03W/cm2～0.04 W/cm2；
在石墨烯层中，度范围为10～25纳米，沉积压力范围为0.1～0.5mbar、沉积速率范围为0.1纳米/秒至0.2纳米/秒。
本发明基于GeSbTe相变材料的薄膜器件具有如下有益的技术效果：
第一、热稳定性高，通过采用离子掺杂的GeSbTe相变材料层作为第一GeSbTe材料层，纯相的GeSbTe相变材料作为第二GeSbTe材料层，两者之间通过二硫化钼层形成三层复合结构，充分发挥离子掺杂的GeSbTe相变材料层对薄膜器件热稳定性的改善，同时在第二GeSbTe材料层和上电极层设置石墨烯层，充分发挥石墨烯良好的导热性，避免高温对第二GeSbTe材料层造成影响，显著提升了薄膜器件的热稳定性，十年数据保持温度可以达到190℃以上；
第二、一致性好，通过采用离子掺杂的GeSbTe相变材料层作为第一GeSbTe材料层，纯相的GeSbTe相变材料作为第二GeSbTe材料层，两者之间通过二硫化钼层形成三层复合结构，充分发挥二硫化钼在高温时的增摩作用，与第二GeSbTe材料层协同作用形成阻变相变材料层，避免了单独使用第一GeSbTe材料层由于掺杂过程无法对晶格进行准确控制造成的品质缺陷；
第三、相变速度快，在常温下，二硫化钼存在二硫化钼、三硫化钼和三氧化钼的共聚物。当温度急剧升高时， 共聚物中的三氧化钼颗粒随着升温而膨胀，加速了相变的进行；
第四、使用寿命长，由于石墨烯层覆盖在第二GeSbTe材料层表面，有效避免了其采用纯相GeSbTe相变材料相变电阻过高的问题，晶态电阻仅为100 欧姆左右 ，非晶态电阻仅为1000欧姆左右，有效降低了写电流与擦除电流明显的开关特性，有效延长了其使用寿命；
第五、成本低廉，整个薄膜器件的制备过程均可以在磁控溅射系统完成，无需进行转序即可实现连续化生产控制，节约制备时间，方便进行规模化生产，成本相对于传统方式节约30%以上。
附图说明
附图1为本发明一种基于GeSbTe相变材料的薄膜器件总体的的膜层结构示意图；
附图中标记包括：100、衬底层，200、下电极层, 300、第一GeSbTe材料层，400、二硫化钼层， 500、第二GeSbTe材料层， 600、石墨烯层， 700、上电极层， 800、保护层。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明产品作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，本发明公开了一种基于GeSbTe相变材料的薄膜器件包括为衬底层100、下电极层200、第一GeSbTe材料层300、二硫化钼层400、第二GeSbTe材料层500、石墨烯层600、上电极层700和保护层800，所述下电极层200、第一GeSbTe材料层300、二硫化钼层400、第二GeSbTe材料层500、石墨烯层600、上电极层700、保护层800依次沉积叠加在所述为衬底层100上，所述第一GeSbTe材料层300为离子掺杂的GeSbTe相变材料层，所述第二GeSbTe材料层500为纯相的GeSbTe相变材料。
在本实施例中，所述第一GeSbTe材料层300为Ti3+掺杂的GeSbTe相变材料；所述为衬底层100为玻璃片；所述保护层800为SiN薄膜；所述上电极层700和下电极层200为 Mn、Ta金属材料；所述下电极层200、第一GeSbTe材料层300、二硫化钼层400、第二GeSbTe材料层500、石墨烯层600、上电极层700、保护层800通过磁控溅射系统依次沉积叠加在所述为衬底层100上。
在本实施例中，在所述薄膜器件中：下电极层200和上电极层700是采用磁控溅射法沉积制备的，厚度范围为50～300纳米；第一GeSbTe材料层300是采用磁控溅射沉积方法沉积的，所述第一GeSbTe材料层300即是通过把将沉积完下电极层200的为衬底层100置入反应盒内， 30分钟内在反应盒里预沉积形成的，膜层厚度控制在5～35nm；在二硫化钼层400中，沉积厚度范围为6～10纳米，沉积压力范围为0.8～1.5mbar、沉积速率范围为0.3～0.4纳米/秒、气流流量范围为30～75sccm；第二GeSbTe材料层500总厚度范围为25～60纳米，等离子体处理的压力范围为0.3～0.7mbar，等离子体处理的功率密度范围为0.03W/cm2～0.04 W/cm2；在石墨烯层600中，度范围为10～25纳米，沉积压力范围为0.1～0.5mbar、沉积速率范围为0.1纳米/秒至0.2纳米/秒。
实施例2
如图1所示，本发明公开了一种基于GeSbTe相变材料的薄膜器件包括为衬底层100、下电极层200、第一GeSbTe材料层300、二硫化钼层400、第二GeSbTe材料层500、石墨烯层600、上电极层700和保护层800，所述下电极层200、第一GeSbTe材料层300、二硫化钼层400、第二GeSbTe材料层500、石墨烯层600、上电极层700、保护层800依次沉积叠加在所述为衬底层100上，所述第一GeSbTe材料层300为离子掺杂的GeSbTe相变材料层，所述第二GeSbTe材料层500为纯相的GeSbTe相变材料。
在本实施例中，所述第一GeSbTe材料层300为Ni2+掺杂的GeSbTe相变材料；所述为衬底层100为硅片；所述保护层800为ZnS-SiO2薄膜；所述上电极层700和下电极层200为TaN、Ti、W 金属材料；所述下电极层200、第一GeSbTe材料层300、二硫化钼层400、第二GeSbTe材料层500、石墨烯层600、上电极层700、保护层800通过磁控溅射系统依次沉积叠加在所述为衬底层100上。
在本实施例中，在所述薄膜器件中：下电极层200和上电极层700是采用磁控溅射沉积制备的，厚度范围为50～300纳米；第一GeSbTe材料层300是采用磁控溅射沉积方法沉积的，所述第一GeSbTe材料层300即是通过把将沉积完下电极层200的为衬底层100置入反应盒内， 30分钟内在反应盒里预沉积形成的，膜层厚度控制在5～35nm；在二硫化钼层400中，沉积厚度范围为6～10纳米，沉积压力范围为0.8～1.5mbar、沉积速率范围为0.3～0.4纳米/秒、气流流量范围为30～75sccm；第二GeSbTe材料层500总厚度范围为25～60纳米，等离子体处理的压力范围为0.3～0.7mbar，等离子体处理的功率密度范围为0.03W/cm2～0.04 W/cm2；在石墨烯层600中，度范围为10～25纳米，沉积压力范围为0.1～0.5mbar、沉积速率范围为0.1纳米/秒至0.2纳米/秒。
实施例3
如图1所示，本发明公开了一种基于GeSbTe相变材料的薄膜器件包括为衬底层100、下电极层200、第一GeSbTe材料层300、二硫化钼层400、第二GeSbTe材料层500、石墨烯层600、上电极层700和保护层800，所述下电极层200、第一GeSbTe材料层300、二硫化钼层400、第二GeSbTe材料层500、石墨烯层600、上电极层700、保护层800依次沉积叠加在所述为衬底层100上，所述第一GeSbTe材料层300为离子掺杂的GeSbTe相变材料层，所述第二GeSbTe材料层500为纯相的GeSbTe相变材料。
在本实施例中，所述第一GeSbTe材料层300包括Al3+掺杂的GeSbTe相变材料；所述为衬底层100为碳酸酯片；所述保护层800为SiN薄膜；所述上电极层700和下电极层200为Ni、Al金属材料；所述下电极层200、第一GeSbTe材料层300、二硫化钼层400、第二GeSbTe材料层500、石墨烯层600、上电极层700、保护层800通过磁控溅射系统依次沉积叠加在所述为衬底层100上。
在本实施例中，在所述薄膜器件中：下电极层200和上电极层700是采用磁控溅射沉积制备的，厚度范围为50～300纳米；第一GeSbTe材料层300是采用磁控溅射方法沉积的，所述第一GeSbTe材料层300即是通过把将沉积完下电极层200的为衬底层100置入反应盒内， 30分钟内在反应盒里预沉积形成的，膜层厚度控制在5～35nm；在二硫化钼层400中，沉积厚度范围为6～10纳米，沉积压力范围为0.8～1.5mbar、沉积速率范围为0.3～0.4纳米/秒、气流流量范围为30～75sccm；第二GeSbTe材料层500总厚度范围为25～60纳米，等离子体处理的压力范围为0.3～0.7mbar，等离子体处理的功率密度范围为0.03W/cm2～0.04 W/cm2；在石墨烯层600中，度范围为10～25纳米，沉积压力范围为0.1～0.5mbar、沉积速率范围为0.1纳米/秒至0.2纳米/秒。
实施例4
如图1所示，本发明公开了一种基于GeSbTe相变材料的薄膜器件包括为衬底层100、下电极层200、第一GeSbTe材料层300、二硫化钼层400、第二GeSbTe材料层500、石墨烯层600、上电极层700和保护层800，所述下电极层200、第一GeSbTe材料层300、二硫化钼层400、第二GeSbTe材料层500、石墨烯层600、上电极层700、保护层800依次沉积叠加在所述为衬底层100上，所述第一GeSbTe材料层300为离子掺杂的GeSbTe相变材料层，所述第二GeSbTe材料层500为纯相的GeSbTe相变材料。
在本实施例中，所述第一GeSbTe材料层300包括Ti3+、Ni2+和Al3+掺杂的GeSbTe相变材料；所述为衬底层100为碳酸酯片；所述保护层800为ZnS-SiO2薄膜；所述上电极层700和下电极层200为 Co 和Cu 金属材料；所述下电极层200、第一GeSbTe材料层300、二硫化钼层400、第二GeSbTe材料层500、石墨烯层600、上电极层700、保护层800通过磁控溅射系统依次沉积叠加在所述为衬底层100上。
在本实施例中，在所述薄膜器件中：下电极层200和上电极层700是采用磁控溅射沉积制备的，厚度范围为50～300纳米；第一GeSbTe材料层300是采用磁控溅射方法沉积的，所述第一GeSbTe材料层300即是通过把将沉积完下电极层200的为衬底层100置入反应盒内， 30分钟内在反应盒里预沉积形成的，膜层厚度控制在5～35nm；在二硫化钼层400中，沉积厚度范围为6～10纳米，沉积压力范围为0.8～1.5mbar、沉积速率范围为0.3～0.4纳米/秒、气流流量范围为30～75sccm；第二GeSbTe材料层500总厚度范围为25～60纳米，等离子体处理的压力范围为0.3～0.7mbar，等离子体处理的功率密度范围为0.03W/cm2～0.04 W/cm2；在石墨烯层600中，度范围为10～25纳米，沉积压力范围为0.1～0.5mbar、沉积速率范围为0.1纳米/秒至0.2纳米/秒。
实施例5
如图1所示，本发明公开了一种基于GeSbTe相变材料的薄膜器件包括为衬底层100、下电极层200、第一GeSbTe材料层300、二硫化钼层400、第二GeSbTe材料层500、石墨烯层600、上电极层700和保护层800，所述下电极层200、第一GeSbTe材料层300、二硫化钼层400、第二GeSbTe材料层500、石墨烯层600、上电极层700、保护层800依次沉积叠加在所述为衬底层100上，所述第一GeSbTe材料层300为离子掺杂的GeSbTe相变材料层，所述第二GeSbTe材料层500为纯相的GeSbTe相变材料。
在本实施例中，所述第一GeSbTe材料层300包括Ti3+和Al3+掺杂的GeSbTe相变材料；所述为衬底层100为玻璃片；所述保护层800为ZnS-SiO2薄膜；所述上电极层700和下电极层200为 Co 和Cu 金属材料；所述下电极层200、第一GeSbTe材料层300、二硫化钼层400、第二GeSbTe材料层500、石墨烯层600、上电极层700、保护层800通过磁控溅射系统依次沉积叠加在所述为衬底层100上。
在本实施例中，在所述薄膜器件中：下电极层200和上电极层700是采用磁控溅射沉积制备的，厚度范围为50～300纳米；第一GeSbTe材料层300是采用磁控溅射方法沉积的，所述第一GeSbTe材料层300即是通过把将沉积完下电极层200的为衬底层100置入反应盒内， 30分钟内在反应盒里预沉积形成的，膜层厚度控制在5～35nm；在二硫化钼层400中，沉积厚度范围为6～10纳米，沉积压力范围为0.8～1.5mbar、沉积速率范围为0.3～0.4纳米/秒、气流流量范围为30～75sccm；第二GeSbTe材料层500总厚度范围为25～60纳米，等离子体处理的压力范围为0.3～0.7mbar，等离子体处理的功率密度范围为0.03W/cm2～0.04 W/cm2；在石墨烯层600中，度范围为10～25纳米，沉积压力范围为0.1～0.5mbar、沉积速率范围为0.1纳米/秒至0.2纳米/秒。
对比例1
对比例1与实施例5的唯一区别在于第一GeSbTe材料层300和第二GeSbTe材料层500之间没有二硫化钼层400。通过实施例5与对比例1相比，实施例5发批次缺陷稳定性相比对比例1提高68%以上，相变速度比对比例1提高20%以上，热稳定温度比对比例1高15～20℃不等，使用寿命延长3%。
对比例2
对比例2与实施例5的唯一区别在于下电极层200和第二GeSbTe材料层500之间没有石墨烯层600。通过实施例5与对比例2相比，实施例5发批次缺陷稳定性相比对比例2提高23%以上，相变速度比对比例2提高5%以上，热稳定温度比对比例2高25～40℃不等，使用寿命比对比例2高8%以上。
对比例3
对比例3与实施例5的区别在于第一GeSbTe材料层300和第二GeSbTe材料层500之间没有二硫化钼层400、下电极层200和第二GeSbTe材料层500之间没有石墨烯层600。通过实施例5与对比例3相比，实施例5发现批次缺陷稳定性相比对比例2提高82%以上，相变速度比对比例3提高11%以上，热稳定温度比对比例3高50～80℃不等，使用寿命比对比例3高23%以上。
对比例4
对比例4与实施例5的唯一区别在于石墨烯层600的厚度为8nm。
对比例5
对比例5与实施例5的唯一区别在于石墨烯层600的厚度为30nm。
通过实施例5与对比例4、对比例5相比，实施例5的热稳定温度比对比例4、对比例5高10～15℃不等，石墨烯层的厚度过低，会造成热传导能力不足，若石墨烯层厚度过高会造成热量在在多层结构中累积，进而影响热稳定性。
对比例6
对比例6与实施例5的唯一区别在于二硫化钼层的厚度为3nm
对比例7
对比例7与实施例5的唯一区别在于二硫化钼层的厚度为15nm.
通过实施例5与对比例6、对比例7相比，实施例5的相变速度比对比例6、对比例7提高5%～7%不等，二硫化钼层的厚度过低，会造成热增摩擦和加速分离能力不足，若二硫化钼层厚度过高会造成二硫化钼层在第一GeSbTe材料层和第二GeSbTe材料层之间增摩擦作用距离过大制约其作用的发挥，进而影响相变速度。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、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以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于GeSbTe相变材料的薄膜器件，其特征在于：包括为衬底层（100）、下电极层（200）、第一GeSbTe材料层（300）、二硫化钼层（400）、第二GeSbTe材料层（500）、石墨烯层（600）、上电极层（700）和保护层（800），所述下电极层（200）、第一GeSbTe材料层（300）、二硫化钼层（400）、第二GeSbTe材料层（500）、石墨烯层（600）、上电极层（700）、保护层（800）依次沉积叠加在所述为衬底层（100）上，所述第一GeSbTe材料层（300）为离子掺杂的GeSbTe相变材料层，所述第二GeSbTe材料层（500）为纯相的GeSbTe相变材料。
2.根据权利要求1所述的基于GeSbTe相变材料的薄膜器件，其特征在于：所述第一GeSbTe材料层（300）包括Ti3+、Ni2+和/或Al3+掺杂的GeSbTe相变材料。
3.根据权利要求1或2所述的基于GeSbTe相变材料的薄膜器件，其特征在于：所述为衬底层（100）为玻璃片、硅片或碳酸酯片。
4.根据权利要求3所述的基于GeSbTe相变材料的薄膜器件，其特征在于：所述保护层（800）为SiN或ZnS-SiO2薄膜。
5. 根据权利要求4所述的基于GeSbTe相变材料的薄膜器件，其特征在于：所述上电极层（700）和下电极层（200）为 Mn、Ta、TaN、Ti、W、Ni、Al、Co 和/或 Cu 金属材料。
6.根据权利要求5所述的基于GeSbTe相变材料的薄膜器件，其特征在于：所述下电极层（200）、第一GeSbTe材料层（300）、二硫化钼层（400）、第二GeSbTe材料层（500）、石墨烯层（600）、上电极层（700）、保护层（800）通过磁控溅射系统依次沉积叠加在所述为衬底层（100）上。
7.根据权利要求6所述的基于GeSbTe相变材料的薄膜器件，其特征在于：在所述薄膜器件中：
下电极层（200）和上电极层（700）是采用磁控溅射方法制备的，厚度范围为50～300纳米；
第一GeSbTe材料层（300）是采用用磁控溅射方法沉积的，所述第一GeSbTe材料层（300）即是通过把将沉积完下电极层（200）的为衬底层（100）置入反应盒内， 30分钟内在反应盒里预沉积形成的，膜层厚度控制在5～35nm；
在二硫化钼层（400）中，沉积厚度范围为6～10纳米，沉积压力范围为0.8～1.5mbar、沉积速率范围为0.3～0.4纳米/秒、气流流量范围为20～75sccm；
第二GeSbTe材料层（500）总厚度范围为25～60纳米，等离子体处理的压力范围为0.3～0.7mbar，等离子体处理的功率密度范围为0.03W/cm2～0.04 W/cm2；
在石墨烯层（600）中，厚度范围为10～25纳米，沉积压力范围为0.1～0.5mbar、沉积速率范围为0.1纳米/秒至0.2纳米/秒。
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