CN107359239B - 锌铋碲异质相变纳米线材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锌铋碲异质相变纳米线材料及其制备方法和应用，该材料为内外两层结构，外层由ZnBi2Te3纳米片或纳米棒堆叠组成，内层由Zn纳米线组成，其制备方法的特点为利用固液气(VLS)方法，将Zn粉放置在Bi2Te3粉的前端，使之先形成Zn纳米线，然后在Zn纳米线上生长出ZnBi2Te3纳米片或纳米棒，从而整体形成Zn/ZnBi2Te3异质结构纳米线。与现有技术相比，本发明可以作为高热稳定性，低PCRAM的操作功耗的相变存储器关键材料。
Description
技术领域
本发明涉及微电子技术领域材料，尤其是涉及一种锌铋碲异质相变纳米线材料及其制备方法和应用。
背景技术
进入二十一世纪以来，信息呈现海量化、数字化和网络化的爆炸式增长，信息化水平已经成为衡量一个国家和地区现代化发展水平的重要标志。信息化是推动城市化、工业化的核心驱动力，而集成电路芯片是信息化的基石。近年来，半导体存储器的市场份额逐年增加，已经占据整个集成电路的四分之一左右。半导体存储器包括易失性存储器和非易失性存储器。易失性存储器是指电源关闭后不能保留所存数据的存储器，如动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory，缩写为DRAM)和静态随机存储器(Static RandomAccess Memory，缩写为SRAM)。DRAM是以一个电容和一个晶体管排成二维矩阵，主要依靠电容内存储电荷的多少来作为数据存储的逻辑态。由于电容的漏电现象，导致电容的电位差不足而使记忆消失，因此DRAM需要定时刷新以给电容器充电，被称为“动态”存储器，其优点是结构简单，存储密度非常高，缺点是访问速度较慢，耗电量较大。SRAM利用晶体管来存储数据，每一位通常需要六个晶体管，但是一次可以读取记忆单元内的所有数值，与DRAM相比，SRAM的速度较快，但在相同面积中SRAM的容量要比DRAM小。非易失性存储器是指当电流关掉后，所存储的数据不会消失的数据存储器，主要包括闪存存储器(FLASH)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，缩写为FeRAM)、磁随机存储器(Magnetic RandomAccess Memory，缩写为MRAM)、电阻随机存储器(Resistance Random Access Memory，缩写为RRAM)和相变存储器(Phase Change Random Access Memory，缩写为PCRAM)。半导体存储器主要以速度、功耗、价格、循环寿命和非挥发性等指标衡量其水平，目前，还没有一种理想的半导体存储器使其存储性能既具有DRAM的高密度低成本、SRAM的高速度、闪存的数据非挥发性，同时又具有可靠性高、操作电压低、功耗小等优点。相变存储器(Phase ChangeRandom Access Memory，缩写为PCRAM)。在各种新型存储器中，已经被公认为是下一代最有希望的存储器之一。
现在越来越多的人意识到，减小PCM的体积对减小RESET所需的电流至关重要，这样能够减少功耗，从而提高存储器的存储速度。使用一维纳米结构，如纳米线(NanoLett.2013,13,543-549)，能够自上而下的提高器件的性能。由于其独特的一维几何形状，电流和局部热效应非常集中。研究表明，部分纳米线材料能在低功耗的条件下，实现纳秒级别的相转变，这样也证明了纳米线是一种有前景的数据存储器件。Bi2Te3纳米线具有较好的热电性能，在相变存储器中应用，其具有较低的功耗和较高的热稳定性，但是其在脉冲电压下的RESET电压较高(Adv.Mater.2011,23,1871–1875)。
中国专利CN101994155A公开了一种纳米相掺杂的碲化铋基热电材料及其制备方法,该碲化铋基热电材料以碲元素、铋元素和掺杂元素组成的碲化铋基热电材料为基体,在基体中掺杂纳米相所述的纳米相是一维纳米相,所述的一维纳米相的质量占基体质量的0.01％到5％。其中一维纳米相优选凹凸棒土、氧化锌纳米线、单臂碳纳米管或多壁碳纳米管。该专利是利用纳米相掺杂的碲化铋基热电材料直接或者粉碎后进行加压烧，由于一维纳米相具有较高的比表面积，能够与碲化铋基体形成高密度的相界面。而本申请是直接利用固液气相方法，原位生长出一维纳米线，该专利的纳米相在熔融态下结构已经被破坏。不能满足一维器件的组装和测试，其组成和应用范围与该专利均不相同。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有低功耗，高热稳定相的锌铋碲异质相变纳米线材料及其制备方法和应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
锌铋碲异质相变纳米线材料，为内外两层结构，外层由ZnBi2Te3纳米片或纳米棒堆叠组成，内层由Zn纳米线组成。
所述的ZnBi2Te3纳米片或纳米棒，纳米片或纳米棒厚度为30～50纳米，直径为30～80纳米，长度为100-300纳米。
所述的Zn纳米线的直径为50～150纳米，长度为1～20微米。
锌铋碲异质相变纳米线材料的制备方法，采用以下步骤：
(1)分别称取锌粉和铋化碲粉末，分别置于不同的石英舟中；
(2)将装有锌粉的石英舟置于气氛炉的上风向，将装有铋化碲粉末的石英舟置于气氛炉的下风向；
(3)将放置的碲化铋石英舟的下风向处放置装有溅射有金的硅片；
(4)向气氛炉中通入氩气；
(5)设置气氛炉程序，加热并保温一段时间，自然冷却至室温；
(6)取出步骤(5)中的硅片，得到锌铋碲异质结构相变纳米线材料。
步骤(1)中锌粉和铋化碲粉末的摩尔比为1～4：4。
步骤(3)中硅片上溅射的金的厚度为1～5纳米，硅片放置在盛装有碲化铋的石英舟下风向处10cm。
步骤(4)中氩气的通入速度为100～150SCCM。
步骤(5)中气氛炉控制加热温度为400-600℃，保温时间为0.5～2.5小时。
锌铋碲异质相变纳米线材料在高热稳定性，低功耗相变存储器中的应用，熔化温度在相变存储器中发挥着重要的作用，因为它决定着器件单元RESET过程中所需的功耗，熔化温度越低，使相变材料发生非晶化转变所需的能量就越低。本发明的纳米线材料熔化温度在250～300摄氏度左右，相变所需的能量很低。高的晶态电阻对于器件尺寸的缩小有利，因为高的晶态电阻可以引起材料两端的电压降增加，从而起到降低RESET电流和功耗的目的。本发明的晶态电阻在106数量级，所以有很低的RESET电流和功耗。由于器件单元在SET/RESET循环过程中靠近电极和绝缘层的相变材料要经过反复的熔化，相变材料的化学稳定性就显得至关重要。研究发现，PCRAM器件单元在反复写擦过程中会引起相分离，导致器件单元的失效，从而影响到可循环次数。因此，改善相变材料的化学稳定性有利于提高PCRAM器件单元的循环可靠。本发明的纳米线在高温条件下制备而成，具有很强的化学稳定性。
与现有技术相比，本发明利用Zn与Bi2Te3复合，利用固液气法，得到了一种锌铋碲异质结构相变纳米线，相比于纯Bi2Te3纳米线，其热稳定得到提高，操作功耗得到降低，通过Zn元素的掺杂，大大降低了其RESET电压，性能得到进一步提升，该纳米线表现出了良好的相变存储性能。Zn元素是一种良好的化学改性剂，在本发明中Zn能够跟Bi和Te元素形成化学键，增加Zn的含量可以使纳米线变得更加均匀，也可以使纳米棒或片中的晶粒更加均匀，从而提高其在非晶态的热稳定性，以及相变速率。由于Zn的电阻很低，加入过多会降低相变材料的晶态电阻，从而加大了RESET电流和功耗。
另外，本发明工艺简单，操作步骤少，得到的纳米线均匀性很好，通过改变温度，气氛和时间即可控制形貌和尺寸，有利于市场化应用。
附图说明
图1为实施例1的锌铋碲异质结构相变纳米线材料在不同保温时间下的SEM形貌图；
图2为实施例1的锌铋碲异质结构相变纳米线材料的EDS元素分布照片；
图3为实施例1的锌铋碲异质结构相变纳米线材料单根纳米测试及测试性能图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
1.清洗SiO2//Si(100)基片表面、背面，去除灰尘颗粒、有机与无机杂质：
(a)将基片置于乙醇溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面灰尘颗粒以及无机杂质；
(b)将基片置于丙酮溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面有机杂质；
(c)将基片置于去离子水中，用超声清洗15分钟，再次清洗表面；
(d)取出基片，用纯Ar气吹干，待用。
2.采用溅射方法制备溅射金镀层前准备
(a)放上Au单质靶材，安装好基片，然后密封真空室
(b)将气体流量计打开5min，然后置于阀控状态，打开机械泵抽真空，当真空达到5Pa或以下时，启动分子泵，抽真空至2x10-4Pa以下。
(c)设定射频功率和直流功率均为20W。
(d)使用高纯Ar气作为溅射气体，气体流量为30SCCM，溅射气压为0.2Pa。
3.用镀膜监控程序进行镀膜，所需要的溅射厚度，可以通过溅射时间来改变，薄膜厚度达到3nm。
4.用固液气法制备纳米线步骤
(a)分别称取2摩尔锌粉和4摩尔碲化铋粉，分别置于不同的石英舟中；
(b)将装有锌粉的石英舟置于气氛炉的上风向，将装有铋化碲粉末的石英舟置于气氛炉的下风向；
(c)将放置的碲化铋石英舟的下风向10厘米处，放置装有事先溅射了3nm厚度的金的硅片；
(d)按气流速度为100SCCM持续的向气氛炉中通入氩气；
(e)设置气氛炉程序，500摄氏度加热并保温2.5h，自然冷却至室温。
(f)取出硅片。
实施例2
1.清洗SiO2//Si(100)基片表面、背面，去除灰尘颗粒、有机与无机杂质：
(a)将基片置于乙醇溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面灰尘颗粒以及无机杂质；
(b)将基片置于丙酮溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面有机杂质；
(c)将基片置于去离子水中，用超声清洗15分钟，再次清洗表面；
(d)取出基片，用纯Ar气吹干，待用。
2.采用溅射方法制备溅射金镀层前准备
(a)放上Au单质靶材，安装好基片，然后密封真空室
(b)将气体流量计打开5min，然后置于阀控状态，打开机械泵抽真空，当真空达到5Pa或以下时，启动分子泵，抽真空至2x10-4Pa以下。
(c)设定射频功率和直流功率均为20W。
(d)使用高纯Ar气作为溅射气体，气体流量为30SCCM，溅射气压为0.2Pa。
3.用镀膜监控程序进行镀膜，所需要的溅射厚度，可以通过溅射时间来改变，薄膜厚度达到3nm。
4.用固液气法制备纳米线步骤
(a)分别称取1摩尔锌粉和4摩尔碲化铋粉，分别置于不同的石英舟中；
(b)将装有锌粉的石英舟置于气氛炉的上风向，将装有铋化碲粉末的石英舟置于气氛炉的下风向；
(c)将放置的碲化铋石英舟的下风向10厘米处，放置装有事先溅射了3nm厚度的金的硅片；
(d)按气流速度为100SCCM持续的向气氛炉中通入氩气；
(e)设置气氛炉程序，500摄氏度加热并保温2.5h，自然冷却至室温。
(f)取出硅片。
实施例3
1.清洗SiO2//Si(100)基片表面、背面，去除灰尘颗粒、有机与无机杂质：
(a)将基片置于乙醇溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面灰尘颗粒以及无机杂质；
(b)将基片置于丙酮溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面有机杂质；
(c)将基片置于去离子水中，用超声清洗15分钟，再次清洗表面；
(d)取出基片，用纯Ar气吹干，待用。
2.采用溅射方法制备溅射金镀层前准备
(a)放上Au单质靶材，安装好基片，然后密封真空室
(b)将气体流量计打开5min，然后置于阀控状态，打开机械泵抽真空，当真空达到5Pa或以下时，启动分子泵，抽真空至2x10-4Pa以下。
(c)设定射频功率和直流功率均为20W。
(d)使用高纯Ar气作为溅射气体，气体流量为30SCCM，溅射气压为0.2Pa。
3.用镀膜监控程序进行镀膜，所需要的溅射厚度，可以通过溅射时间来改变，
薄膜厚度达到3nm。
4.用固液气法制备纳米线步骤
(a)分别称取3摩尔锌粉和4摩尔碲化铋粉，分别置于不同的石英舟中；
(b)将装有锌粉的石英舟置于气氛炉的上风向，将装有铋化碲粉末的石英舟置于气氛炉的下风向；
(c)将放置的碲化铋石英舟的下风向10厘米处，放置装有事先溅射了3nm厚度的金的硅片；
(d)按气流速度为100SCCM持续的向气氛炉中通入氩气；
(e)设置气氛炉程序，500摄氏度加热并保温2.5h，自然冷却至室温。
(f)取出硅片。
实施例4
1.清洗SiO2//Si(100)基片表面、背面，去除灰尘颗粒、有机与无机杂质：
(a)将基片置于乙醇溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面灰尘颗粒以及无机杂质；
(b)将基片置于丙酮溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面有机杂质；
(c)将基片置于去离子水中，用超声清洗15分钟，再次清洗表面；
(d)取出基片，用纯Ar气吹干，待用。
2.采用溅射方法制备溅射金镀层前准备
(a)放上Au单质靶材，安装好基片，然后密封真空室
(b)将气体流量计打开5min，然后置于阀控状态，打开机械泵抽真空，当真空达到5Pa或以下时，启动分子泵，抽真空至2x10-4Pa以下。
(c)设定射频功率和直流功率均为20W。
(d)使用高纯Ar气作为溅射气体，气体流量为30SCCM，溅射气压为0.2Pa。
3.用镀膜监控程序进行镀膜，所需要的溅射厚度，可以通过溅射时间来改变，薄膜厚度达到3nm。
4.用固液气法制备纳米线步骤
(a)分别称取2摩尔锌粉和4摩尔碲化铋粉，分别置于不同的石英舟中；
(b)将装有锌粉的石英舟置于气氛炉的上风向，将装有铋化碲粉末的石英舟置于气氛炉的下风向；
(c)将放置的碲化铋石英舟的下风向10厘米处，放置装有事先溅射了3nm厚度的金的硅片；
(d)按气流速度为125SCCM持续的向气氛炉中通入氩气；
(e)设置气氛炉程序，500摄氏度加热并保温2.5h，自然冷却至室温。
(f)取出硅片。
实施例5
1.清洗SiO2//Si(100)基片表面、背面，去除灰尘颗粒、有机与无机杂质：
(a)将基片置于乙醇溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面灰尘颗粒以及无机杂质；
(b)将基片置于丙酮溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面有机杂质；
(c)将基片置于去离子水中，用超声清洗15分钟，再次清洗表面；
(d)取出基片，用纯Ar气吹干，待用。
2.采用溅射方法制备溅射金镀层前准备
(a)放上Au单质靶材，安装好基片，然后密封真空室
(b)将气体流量计打开5min，然后置于阀控状态，打开机械泵抽真空，当真空达到5Pa或以下时，启动分子泵，抽真空至2x10-4Pa以下。
(c)设定射频功率和直流功率均为20W。
(d)使用高纯Ar气作为溅射气体，气体流量为30SCCM，溅射气压为0.2Pa。
3.用镀膜监控程序进行镀膜，所需要的溅射厚度，可以通过溅射时间来改变，薄膜厚度达到3nm。
4.用固液气法制备纳米线步骤
(a)分别称取2摩尔锌粉和4摩尔碲化铋粉，分别置于不同的石英舟中；
(b)将装有锌粉的石英舟置于气氛炉的上风向，将装有铋化碲粉末的石英舟置于气氛炉的下风向；
(c)将放置的碲化铋石英舟的下风向10厘米处，放置装有事先溅射了3nm厚度的金的硅片；
(d)按气流速度为150SCCM持续的向气氛炉中通入氩气；
(e)设置气氛炉程序，500摄氏度加热并保温2.5h，自然冷却至室温。
(f)取出硅片。
实施例6
1.清洗SiO2//Si(100)基片表面、背面，去除灰尘颗粒、有机与无机杂质：
(a)将基片置于乙醇溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面灰尘颗粒以及无机杂质；
(b)将基片置于丙酮溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面有机杂质；
(c)将基片置于去离子水中，用超声清洗15分钟，再次清洗表面；
(d)取出基片，用纯Ar气吹干，待用。
2.采用溅射方法制备溅射金镀层前准备
(a)放上Au单质靶材，安装好基片，然后密封真空室
(b)将气体流量计打开5min，然后置于阀控状态，打开机械泵抽真空，当真空达到5Pa或以下时，启动分子泵，抽真空至2x10-4Pa以下。
(c)设定射频功率和直流功率均为20W。
(d)使用高纯Ar气作为溅射气体，气体流量为30SCCM，溅射气压为0.2Pa。
3.用镀膜监控程序进行镀膜，所需要的溅射厚度，可以通过溅射时间来改变，薄膜厚度达到3nm。
4.用固液气法制备纳米线步骤
(a)分别称取2摩尔锌粉和4摩尔碲化铋粉，分别置于不同的石英舟中；
(b)将装有锌粉的石英舟置于气氛炉的上风向，将装有铋化碲粉末的石英舟置于气氛炉的下风向；
(c)将放置的碲化铋石英舟的下风向10厘米处，放置装有事先溅射了3nm厚度的金的硅片；
(d)按气流速度为125SCCM持续的向气氛炉中通入氩气；
(e)设置气氛炉程序，500摄氏度加热并保温2.5h，自然冷却至室温。
(f)取出硅片。
实施例7
1.清洗SiO2//Si(100)基片表面、背面，去除灰尘颗粒、有机与无机杂质：
(a)将基片置于乙醇溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面灰尘颗粒以及无机杂质；
(b)将基片置于丙酮溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面有机杂质；
(c)将基片置于去离子水中，用超声清洗15分钟，再次清洗表面；
(d)取出基片，用纯Ar气吹干，待用。
2.采用溅射方法制备溅射金镀层前准备
(a)放上Au单质靶材，安装好基片，然后密封真空室
(b)将气体流量计打开5min，然后置于阀控状态，打开机械泵抽真空，当真空达到5Pa或以下时，启动分子泵，抽真空至2x10-4Pa以下。
(c)设定射频功率和直流功率均为20W。
(d)使用高纯Ar气作为溅射气体，气体流量为30SCCM，溅射气压为0.2Pa。
3.用镀膜监控程序进行镀膜，所需要的溅射厚度，可以通过溅射时间来改变，薄膜厚度达到3nm。
4.用固液气法制备纳米线步骤
(a)分别称取2摩尔锌粉和4摩尔碲化铋粉，分别置于不同的石英舟中；
(b)将装有锌粉的石英舟置于气氛炉的上风向，将装有铋化碲粉末的石英舟置于气氛炉的下风向；
(c)将放置的碲化铋石英舟的下风向10厘米处，放置装有事先溅射了3nm厚度的金的硅片；
(d)按气流速度为100SCCM持续的向气氛炉中通入氩气；
(e)设置气氛炉程序，400摄氏度加热并保温2.5h，自然冷却至室温。
(f)取出硅片。
实施例8
1.清洗SiO2//Si(100)基片表面、背面，去除灰尘颗粒、有机与无机杂质：
(a)将基片置于乙醇溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面灰尘颗粒以及无机杂质；
(b)将基片置于丙酮溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面有机杂质；
(c)将基片置于去离子水中，用超声清洗15分钟，再次清洗表面；
(d)取出基片，用纯Ar气吹干，待用。
2.采用溅射方法制备溅射金镀层前准备
(a)放上Au单质靶材，安装好基片，然后密封真空室
(b)将气体流量计打开5min，然后置于阀控状态，打开机械泵抽真空，当真空达到5Pa或以下时，启动分子泵，抽真空至2x10-4Pa以下。
(c)设定射频功率和直流功率均为20W。
(d)使用高纯Ar气作为溅射气体，气体流量为30SCCM，溅射气压为0.2Pa。
3.用镀膜监控程序进行镀膜，所需要的溅射厚度，可以通过溅射时间来改变，薄膜厚度达到3nm。
4.用固液气法制备纳米线步骤
(a)分别称取2摩尔锌粉和4摩尔碲化铋粉，分别置于不同的石英舟中；
(b)将装有锌粉的石英舟置于气氛炉的上风向，将装有铋化碲粉末的石英舟置于气氛炉的下风向；
(c)将放置的碲化铋石英舟的下风向10厘米处，放置装有事先溅射了3nm厚度的金的硅片；
(d)按气流速度为100SCCM持续的向气氛炉中通入氩气；
(e)设置气氛炉程序，600摄氏度加热并保温2.5h，自然冷却至室温。
(f)取出硅片。
将锌铋碲异质结构相变纳米线材料在不同温度下保温，然后在扫描电子显微镜下观察得到形貌图，在如图1所示；将锌铋碲异质结构相变纳米线材料在X射线光电子能谱下观察，得到了元素分布照片，在如图2所示；将锌铋碲异质结构相变纳米线材料制备成单根纳米线器件，在半导体测试测试仪上进行测试得到了其相变测试性能，在如图3所示。
在高温下金镀层液化，变成金液滴，成为晶核，Zn粉和碲化铋粉末在高温下也发生液化，在氩气的作用下，锌原子被氩气带到晶核，锌纳米线开始生长，随着时间的增加，碲化铋原子也被氩气带到晶核，并在锌纳米线上生在，成为异质结构纳米线；。
图1为本发明实施例1的锌铋碲异质结构相变纳米线材料在不同保温时间下的SEM形貌图；其中，图1a为本发明实施例1保温保温0.5h时的SEM图，图1b为本发明实施例1保温保温1.5h时的SEM图,图1c为本发明实施例1保温保温2.5h时的SEM图。将锌铋碲异质结构相变纳米线材料在不同温度下保温，然后在扫描电子显微镜下观察得到形貌图，在保温0.5h时，大部分锌铋碲纳米片或棒还未形成，锌纳米线可以很明显的观察到；在保温1.5h时，锌铋碲纳米片或棒基本已经形成，只有少量的锌纳米线可以见；在保温2.5h时，锌铋碲纳米片或棒已经完全形成，纳米线结构变得致密，均匀性非常好，锌纳米线已经完全不可见，形成锌铋碲异质结构纳米线。
图2为本发明中实施例1的锌铋碲异质结构相变纳米线材料的EDS元素分布照片，图2a为本发明实施例1保温2.5小时时的SEM图，图2b,2c,2d分别为图2a中的纳米线的碲，铋，锌的EDS元素分布图。由图2可以看出，由于EDS温度过高，元素发生热蒸发，扩散到整个照片中。但是主要的的分布还是很明显，其中铋和碲元素分布较均匀，新元素含量较少。符合实验预期。
图3为本发明中实施例1的锌铋碲异质结构相变纳米线材料单根纳米测试及测试性能图片。图3a为实例1保温2.5小时的单根纳米线器件组装SEM图，图3b为单根纳米线器件测得的电流-电压关系曲线，图3c为单根纳米线器件测得电阻-电压关系曲线。由图3可以看出，单根锌铋碲异质结构相变纳米线的阈值电压为1.2V，在20ns的SET电压为1.9V，在100nsRESET电压为4.3V，均小于单质碲化铋纳米线，证明其具有较低的功耗和热稳定性，有利于相变储存器器件的应用。
综合图1-3可知本发明的的[锌铋碲异质结构相变纳米线材料具有热稳定性好，功耗低等优点。
实施例9
锌铋碲异质相变纳米线材料，为内外两层结构，外层由ZnBi2Te3纳米片堆叠组成，内层由Zn纳米线组成。其中ZnBi2Te3纳米片的厚度为30纳米，长度为100纳米。Zn纳米线的直径为50纳米，长度为1微米。
锌铋碲异质相变纳米线材料的制备方法，采用以下步骤：
(1)分别称取锌粉和铋化碲粉末，锌粉和铋化碲粉末的摩尔比为1：4，分别置于不同的石英舟中；
(2)将装有锌粉的石英舟置于气氛炉的上风向，将装有铋化碲粉末的石英舟置于气氛炉的下风向；
(3)将放置的碲化铋石英舟的下风向处10cm放置装有溅射有厚度为1纳米的金硅片；
(4)向气氛炉中通入氩气，通入速度为100SCCM；
(5)设置气氛炉程序，控制加热温度为400℃，保温2.5小时，再自然冷却至室温；
(6)取出步骤(5)中的硅片，得到锌铋碲异质结构相变纳米线材料。
制备得到的锌铋碲异质相变纳米线材料可以在高热稳定性，低功耗相变存储器中的应用。
实施例10
锌铋碲异质相变纳米线材料，为内外两层结构，外层由ZnBi2Te3纳米棒堆叠组成，内层由Zn纳米线组成。ZnBi2Te3纳米棒，直径为80纳米，长度为300纳米。Zn纳米线的直径为150纳米，长度为20微米。
(1)分别称取锌粉和铋化碲粉末，锌粉和铋化碲粉末的摩尔比为1：1，分别置于不同的石英舟中；
(2)将装有锌粉的石英舟置于气氛炉的上风向，将装有铋化碲粉末的石英舟置于气氛炉的下风向；
(3)将放置的碲化铋石英舟的下风向处10cm放置装有溅射有厚度为5纳米的金硅片；
(4)向气氛炉中通入氩气，通入速度为150SCCM；
(5)设置气氛炉程序，控制加热温度为600℃，保温0.5小时，再自然冷却至室温；
(6)取出步骤(5)中的硅片，得到锌铋碲异质结构相变纳米线材料。
制备得到的锌铋碲异质相变纳米线材料可以在高热稳定性，低功耗相变存储器中的应用。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (8)
1.锌铋碲异质相变纳米线材料，其特征在于，该材料为内外两层结构，外层由ZnBi2Te3纳米片或纳米棒堆叠组成，内层由Zn纳米线组成；
所述的ZnBi2Te3纳米片或纳米棒，纳米片或纳米棒厚度为30～50纳米，直径为30～80纳米，长度为100-300纳米，所述的Zn纳米线的直径为50～150纳米，长度为1～20微米。
2.如权利要求1所述的锌铋碲异质相变纳米线材料的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：
(1)分别称取锌粉和铋化碲粉末，分别置于不同的石英舟中；
(2)将装有锌粉的石英舟置于气氛炉的上风向，将装有铋化碲粉末的石英舟置于气氛炉的下风向；
(3)将放置的碲化铋石英舟的下风向处放置装有溅射有金的硅片；
(4)向气氛炉中通入氩气；
(5)设置气氛炉程序，加热并保温一段时间，自然冷却至室温；
(6)取出步骤(5)中的硅片，得到锌铋碲异质结构相变纳米线材料。
3.根据权利要求2所述的锌铋碲异质相变纳米线材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中锌粉和铋化碲粉末的摩尔比为1～4：4。
4.根据权利要求2所述的锌铋碲异质相变纳米线材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中硅片上溅射的金的厚度为1～5纳米。
5.根据权利要求2所述的锌铋碲异质相变纳米线材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的硅片放置在盛装有碲化铋的石英舟下风向处10cm。
6.根据权利要求2所述的锌铋碲异质相变纳米线材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中氩气的通入速度为100～150SCCM。
7.根据权利要求2所述的锌铋碲异质相变纳米线材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中气氛炉控制加热温度为400-600℃，保温时间为0.5～2.5小时。
8.如权利要求1所述的锌铋碲异质相变纳米线材料在高热稳定性，低功耗相变存储器中的应用。
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