CN108015292A - 一种GeSbTe系合金粉末的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种GeSbTe系合金粉末的制备方法，将Sb、Te和适量的第一掺杂物质混合，在640～690℃下进行真空熔炼处理，降低了密封熔炼温度，防止了碲组分挥发而导致的成分偏离，对处理高蒸汽压元素碲更为安全，可以使用低成本的玻璃管，单管合成能力增加，真空密封难度降低。然后，将真空熔炼处理后的SbTe系合金、Ge和适量的第二掺杂物质混合，在保护气的条件下进行粉末合成，粉末合成工艺处理量大，组分分布均匀无偏析，采用氮气和氢气的保护气氛，还原被氧化物料，降低了合金粉末氧含量。由本发明公开的制备方法得到的GeSbTe系合金粉末的成分均匀，非配比杂质含量低，氧含量低。
Description
技术领域
本发明涉及可掺杂合金材料生产技术领域，尤其涉及一种GeSbTe系合金粉末的制备方法。
背景技术
相变材料因温度的不同而以结晶状态或非晶状态存在，且这两种状态可随温度的变化而可逆转变。在结晶状态下，相变材料具有更有序的原子排列和更低的电阻。这种特性，使相变材料可被用于一种新型非易失性存储器件，即相变随机存取存储器(PhaseChange Random Access Memory，PRAM)。现有技术主要利用物理气相沉积如磁控溅射法来制备这些材料的薄膜，其可操作性和膜稳定性都较好。
在各类相变材料中，研究最多的是三元硫族化合物，如锗锑碲三元合金(GeSbTe)。GeSbTe系合金的非晶态和晶态之间具有较好的可逆性，晶化速率快，电阻率差异大。最常见的三个化学计量比合金是GeSb4Te7、GeSb2Te4和Ge2Sb2Te5。Ge含量增加，结晶温度升高，提高了稳定性；Sb含量增加，结晶温度降低，但能提高结晶速度、加快操作速度。通过掺杂Sn、Bi、In、Ag、Cu、Si、C等元素也对材料的特性有较大的提升。目前，合成GeSbTe系合金粉末的方法主要是真空熔炼法和粉末固相烧结法。然而，采用上述方法制备GeSbTe系合金粉末的合成能力较低，成分偏离严重，非配比杂质含量和氧含量均较高，并不利于生产组织结构均一稳定的相变靶材，还可能会使得溅射时产生杂质离子。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种GeSbTe系合金粉末的制备方法，采用这种制备方法得到的GeSbTe系合金粉末的成分均匀，非配比杂质含量低，氧含量低。
本发明提供了一种GeSbTe系合金粉末的制备方法，包括：
A)将Sb、Te和第一掺杂物质混合，得到第一混合物料；所述第一掺杂物质为Sn、Bi和In中的一种或几种；所述第一掺杂物质在第一混合物料中的含量为0wt％～15wt％；
B)将所述第一混合物料在640～690℃下进行真空熔炼处理，得到SbTe系合金；
C)将所述SbTe系合金、Ge和第二掺杂物质混合，得到第二混合物料；所述第二掺杂物质为Ag、Cu、Si和C中的一种或几种；所述第二掺杂物质在第二混合物料中的含量为0wt％～10wt％；
D)在氮气和氢气的条件下，将所述第二混合物料进行粉末合成，得到GeSbTe系合金粉末。
优选的，所述第一混合物料包括：
Sb 25wt％～38wt％；
Te 62wt％～75wt％；
第一掺杂物质 0wt％～15wt％；
所有组分的含量之和为100wt％。
优选的，所述第二混合物料包括：
SbTe系合金 84wt％～97wt％；
Ge 3wt％～16wt％；
第二掺杂物质 0wt％～10wt％；
所有组分的含量之和为100wt％。
优选的，所述真空熔炼处理的真空度小于5×10-2Pa。
优选的，所述真空熔炼处理后，还包括将所述真空熔炼处理后的产物进行破碎。
优选的，所述破碎后的颗粒尺寸不大于74μm。
优选的，步骤C)中，所述混合在均质机中进行；所述混合的时间为3～5h。
优选的，所述氮气和氢气的体积比为1：1～4。
优选的，所述粉末合成的温度为460～510℃，所述粉末合成的时间为2～4h。
优选的，所述氮气可以替换为惰性气体。
本发明提供了一种GeSbTe系合金粉末的制备方法，包括：
A)将Sb、Te和第一掺杂物质混合，得到第一混合物料；所述第一掺杂物质为Sn、Bi和In中的一种或几种；所述第一掺杂物质在第一混合物料中的含量为0wt％～15wt％；
B)将所述第一混合物料在640～690℃下进行真空熔炼处理，得到SbTe系合金；
C)将所述SbTe系合金、Ge和第二掺杂物质混合，得到第二混合物料；所述第二掺杂物质为Ag、Cu、Si和C中的一种或几种；所述第二掺杂物质在第二混合物料中的含量为0wt％～10wt％；
D)在氮气和氢气的条件下，将所述第二混合物料进行粉末合成，得到GeSbTe系合金粉末。
本发明将Sb、Te和适量的第一掺杂物质混合，在640～690℃下进行真空熔炼处理，降低了密封熔炼温度，防止了碲组分挥发而导致的成分偏离，对处理高蒸汽压元素碲更为安全，可以使用低成本的玻璃管，单管合成能力增加，真空密封难度降低。然后，将真空熔炼处理后的SbTe系合金、Ge和适量的第二掺杂物质混合，在保护气的条件下进行粉末合成，粉末合成工艺处理量大，组分分布均匀无偏析，采用氮气和氢气的保护气氛，还原被氧化物料，降低了合金粉末氧含量。因此，本发明公开的制备方法得到的GeSbTe系合金粉末的成分均匀，非配比杂质含量低，氧含量低。
实验结果表明，本发明得到的粉末成分均匀，非配比杂质含量低于100ppm，氧含量低于50ppm。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种GeSbTe系合金粉末的制备方法，包括：
A)将Sb、Te和第一掺杂物质混合，得到第一混合物料；所述第一掺杂物质为Sn、Bi和In中的一种或几种；所述第一掺杂物质在第一混合物料中的含量为0wt％～15wt％；
B)将所述第一混合物料在640～690℃下进行真空熔炼处理，得到SbTe系合金；
C)将所述SbTe系合金、Ge和第二掺杂物质混合，得到第二混合物料；所述第二掺杂物质为Ag、Cu、Si和C中的一种或几种；所述第二掺杂物质在第二混合物料中的含量为0wt％～10wt％；
D)在氮气和氢气的条件下，将所述第二混合物料进行粉末合成，得到GeSbTe系合金粉末。
本发明先将Sb、Te和第一掺杂物质混合，得到第一混合物料；所述第一掺杂物质为Sn、Bi和In中的一种或几种；所述第一掺杂物质在第一混合物料中的含量为0wt％～15wt％。
具体的，优选为：本发明将锑锭、碲锭和第一掺杂物质混合，得到第一混合物料；所述第一掺杂物质为锡锭、铋锭和铟锭中的一种或几种；所述第一掺杂物质在第一混合物料中的含量为0wt％～15wt％。优选的，所述锑锭、碲锭、锡锭、铋锭和铟锭的纯度均大于4N。
本发明对所述混合的方法并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的物料的混合方法即可。所述混合优选在石英管或玻璃管中进行。
在本发明中，所述第一混合物料优选包括：
Sb 25wt％～38wt％；
Te 62wt％～75wt％；
第一掺杂物质 0wt％～15wt％；
所有组分的含量之和为100wt％。
所述第一混合物料中，Sb的含量优选为25wt％～38wt％。在本发明的某些实施例中，所述Sb的含量为27.6wt％、34.2wt％或32.3wt％。所述第一混合物料中，Te的含量优选为62wt％～75wt％。在本发明的某些实施例中，所述Te的含量为62.7wt％、67.7wt％或72.4wt％。所述第一混合物料中，第一掺杂物质的含量优选为0wt％～15wt％。在本发明的某些实施例中，所述第一掺杂物质的含量为3.1％。
得到第一混合物料后，本发明将所述第一混合物料进行真空熔炼处理，得到SbTe系合金。所述真空熔炼处理的设备优选为摇摆炉。在本发明中，所述真空熔炼处理的温度为640～690℃。在本发明的某些实施例中，所述真空熔炼处理的温度为640℃、660℃、680℃或690℃。本发明中的真空熔炼处理无需较高的温度，防止了碲组分挥发而导致的成分偏离，对处理高蒸汽压元素碲更为安全，可以使用低成本的玻璃管，单管合成能力增加，真空密封难度降低。所述真空熔炼处理的真空度优选小于5×10-2Pa。在本发明的某些实施例中，所述真空熔炼处理的真空度为3×10-2Pa、3×10-3Pa、5×10-2Pa或1×10-2Pa。本发明对所述真空熔炼处理的时间并无特殊的限制，优选为在碲和锑全部熔化为液相时，保温15～30min。所述保温的同时，优选还包括开启摇摆炉的摇摆。在本发明的某些实施例中，所述保温的时间为15min、30min、20min或25min。在本发明的某些实施例中，所述SbTe系合金优选为掺Sn的Sb4Te7合金、Sb2Te4合金或Sb2Te5合金。
所述真空熔炼处理后，优选还包括将所述真空熔炼处理后的产物进行第一次破碎。本发明对所述第一次破碎的方法并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的破碎方法即可，本发明优选为机械破碎。具体的，优选为：将所述真空熔炼处理后的产物先破碎成小块，再在小型高速粉碎机中进行粉碎。所述第一次破碎后的颗粒尺寸优选为不大于74μm，更优选为38～74μm。
得到SbTe系合金后，将所述SbTe系合金、Ge和第二掺杂物质混合，得到第二混合物料；所述第二掺杂物质为Ag、Cu、Si和C中的一种或几种；所述第二掺杂物质在第二混合物料中的含量为0wt％～10wt％。
具体的，优选为：将所述SbTe系合金、锗粉和第二掺杂物质混合，得到第二混合物料；所述第二掺杂物质为银粉、铜粉、硅粉和碳粉中的一种或几种；所述第二掺杂物质在第二混合物料中的含量为0wt％～10wt％。优选的，所述锗粉、银粉、铜粉、硅粉和碳粉的纯度均大于4N。
本发明对所述混合的方法并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的物料的混合方法即可。所述混合优选在均质机中进行。在本发明的某些实施例中，所述混合在小型三维混合机中进行。所述混合的时间优选为6～8h。
在本发明中，所述第二混合物料优选包括：
SbTe系合金 84wt％～97wt％；
Ge 3wt％～16wt％；
第二掺杂物质 0wt％～10wt％；
所有组分的含量之和为100wt％。
所述第二混合物料中，SbTe系合金的含量优选为84wt％～97wt％。在本发明的某些实施例中，所述SbTe系合金的含量为95.1wt％、87.7wt％、85.85wt％或84.6wt％。所述第二混合物料中，Ge的含量优选为3wt％～16wt％。在本发明的某些实施例中，所述Ge的含量为4.9wt％、8.45wt％、14.15wt％或11.0wt％。所述第二混合物料中，第二掺杂物质的含量优选为0wt％～10wt％。在本发明的某些实施例中，所述第二掺杂物质的含量为3.85wt％或4.4wt％。
得到第二混合物料后，在氮气和氢气的条件下，将所述第二混合物料进行粉末合成，得到GeSbTe系合金粉末。
本发明在保护气的条件下进行粉末合成，粉末合成工艺处理量大，组分分布均匀无偏析，采用氮气和氢气的保护气氛，还原被氧化物料，降低了合金粉末氧含量。所述氮气和氢气的体积比优选为1：1～4。在本发明的某些实施例中，所述氮气和氢气的体积比为1：2、1：4、1：1或1：3。在本发明中，所述氮气可以替换为惰性气体。
上述粉末合成的温度优选为460～510℃。在本发明的某些实施例中，所述粉末合成的温度为480℃、460℃、510℃或490℃。所述粉末合成的时间为2～4h。在本发明的某些实施例中，所述粉末合成的时间为3h、4h或2h。本发明对所述粉末合成的容器并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的粉末合成的容器即可，本发明优选为将所述第二混合物料置于石英坩埚中，然后将石英坩埚置于石英管中进行粉末合成。
所述粉末合成后，本发明优选还包括将所述粉末合成后的产物进行第二次破碎。本发明对所述第二次破碎的方法并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的破碎方法即可，本发明优选为机械破碎。在本发明的某些实施例中，所述第二次破碎在小型高速粉碎机中进行。所述第二次破碎后的颗粒尺寸优选为不大于74μm，更优选为38～74μm。在本发明的某些实施例中，所述GeSbTe系合金粉末优选为掺Sn的GeSb4Te7合金粉末、掺C的GeSb2Te4合金粉末、Ge2Sb2Te5合金粉末或掺Ag的Ge2Sb2Te5合金粉末。
本发明对上述所采用的原料组分的来源并无特殊的限制，可以为一般市售。
本发明将Sb、Te和适量的第一掺杂物质混合，在640～690℃下进行真空熔炼处理，降低了密封熔炼温度，防止了碲组分挥发而导致的成分偏离，对处理高蒸汽压元素碲更为安全，可以使用低成本的玻璃管，单管合成能力增加，真空密封难度降低。然后，将真空熔炼处理后的SbTe系合金、Ge和适量的第二掺杂物质混合，在保护气的条件下进行粉末合成，粉末合成工艺处理量大，组分分布均匀无偏析，采用氮气和氢气的保护气氛，还原被氧化物料，降低了合金粉末氧含量。因此，本发明公开的制备方法得到的GeSbTe系合金粉末的成分均匀，非配比杂质含量低，氧含量低。
实验结果表明，本发明得到的粉末成分均匀，非配比杂质含量低于100ppm，氧含量低于50ppm。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种GeSbTe系合金粉末的制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
以下实施例中所用的原料均为市售。
实施例1
准备纯度高于99.99％的锗粉(Ge),锑锭(Sb)，碲锭(Te)和锡锭(Sn)。准确称取335.2g锑，614.8g碲，以及30g第一掺杂物质Sn，将原料置于玻璃管中后抽真空密封，真空度为3×10-2Pa。将密封后的原料放置于温度达到690℃的摇摆炉中进行真空熔炼处理，碲锑金属全部熔化为液相，启动摇摆，保温15min，使成分充分混合反应，得到掺Sn的Sb4Te7合金。将掺Sn的Sb4Te7合金破碎成小块后，在小型高速粉碎机内制粉，并过筛得到颗粒尺寸不大于45μm的掺Sn的Sb4Te7粉末。称取40g锗粉，784g的掺Sn的Sb4Te7粉末，并置于小型三维混合机中，运行6h后取出。将得到的混合粉体放置于石英坩埚中，在通气保护的石英管内进行粉末合成，所通的气体为氮气和氢气的混合气体，体积比为1：2，反应温度为480℃，反应时间为3h，得到掺Sn的GeSb4Te7合金；将掺Sn的GeSb4Te7合金使用小型高速粉碎机二次制粉，并过筛得到颗粒尺寸不大于45μm的掺Sn的GeSb4Te7粉末。所得掺Sn的GeSb4Te7粉末成分均匀，非配比杂质含量低于100ppm，氧含量低于50ppm。
实施例2
准备纯度高于99.995％的锗粉(Ge),锑锭(Sb)，碲锭(Te)和碳粉(C)。准确称取883.8g锑，1852.5g碲，将原料置于石英管中后配合石英封泡进行抽真空密封，真空度为3×10-3Pa。将密封后的原料放置于温度达到640℃的摇摆炉中进行真空熔炼处理，碲锑金属全部熔化为液相，启动摇摆，保温30min，使成分充分混合反应，得到Sb2Te4合金。将Sb2Te4合金破碎成小块后，在小型高速粉碎机内制粉，并过筛得到颗粒尺寸不大于74μm的Sb2Te4粉末。称取175.8g锗粉，1824.2gSb2Te4粉末，以及80g第二掺杂物质碳粉，并置于小型三维混合机中，运行5h后取出。将得到的混合粉体放置于石英坩埚中，在通气保护的石英管内进行粉末合成，所通的气体为氮气和氢气的混合气体，体积比为1：4，反应温度为460℃，反应时间为7h，得到掺C的GeSb2Te4合金；将掺C的GeSb2Te4合金使用小型高速粉碎机二次制粉，并过筛得到颗粒尺寸不大于74μm的掺C的GeSb2Te4粉末。所得掺C的GeSb2Te4粉末成分均匀，非配比杂质含量低于50ppm，氧含量低于50ppm。
实施例3
准备纯度高于99.999％的锗粉(Ge),锑锭(Sb)，碲锭(Te)。准确称取474.4g锑，1242.6g碲，将原料置于玻璃管中抽真空密封，真空度为5×10-2Pa。将密封后的原料放置于温度达到660℃的摇摆炉中进行真空熔炼处理，碲锑金属全部熔化为液相，启动摇摆，保温20min，使成分充分混合反应，得到Sb2Te5合金。将Sb2Te5合金破碎成小块后，在小型高速粉碎机内制粉，并过筛得到颗粒尺寸不大于38μm的Sb2Te5粉末。称取212.3g锗粉，1287.8gSb2Te5粉末，并置于小型三维混合机中，运行8h后取出。将得到的混合粉体放置于石英坩埚中，在通气保护的石英管内进行粉末合成，所通的气体为氮气和氢气的混合气体，体积比为1：1，反应温度为510℃，反应时间为2h，得到Ge2Sb2Te5合金；将Ge2Sb2Te5合金使用小型高速粉碎机二次制粉，并过筛得到颗粒尺寸不大于38μm的Ge2Sb2Te5粉末。所得Ge2Sb2Te5粉末成分均匀，非配比杂质含量低于10ppm，氧含量低于50ppm。
实施例4
准备纯度高于99.995％的锗粉(Ge),锑锭(Sb)，银粉(Ag)。准确称取237.2g锑，621.3g碲，将原料置于玻璃管中抽真空密封，真空度为1×10-2Pa。将密封后的原料放置于温度达到680℃的摇摆炉中进行真空熔炼处理，碲锑金属全部熔化为液相，启动摇摆，保温25min，使成分充分混合反应，得到Sb2Te5合金。将Sb2Te5合金破碎成小块后，在小型高速粉碎机内制粉，并过筛得到颗粒尺寸不大于45μm的Sb2Te5粉末。称取78.1g锗粉，601gSb2Te5粉末，以及31.2g第二掺杂物质银粉，并置于小型三维混合机中，运行6h后取出。将得到的混合粉体放置于石英坩埚中，在通气保护的石英管内进行粉末合成，所通的气体为氮气和氢气的混合气体，体积比为1：3，反应温度为490℃，反应时间为3h，得到掺Ag的Ge2Sb2Te5合金；将掺Ag的Ge2Sb2Te5合金使用小型高速粉碎机二次制粉，并过筛得到颗粒尺寸不大于45μm的掺Ag的Ge2Sb2Te5粉末。所得掺Ag的Ge2Sb2Te5粉末成分均匀，非配比杂质含量低于50ppm，氧含量低于50ppm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种GeSbTe系合金粉末的制备方法，包括：
A)将Sb、Te和第一掺杂物质混合，得到第一混合物料；所述第一掺杂物质为Sn、Bi和In中的一种或几种；所述第一掺杂物质在第一混合物料中的含量为0wt％～15wt％；
B)将所述第一混合物料在640～690℃下进行真空熔炼处理，得到SbTe系合金；
C)将所述SbTe系合金、Ge和第二掺杂物质混合，得到第二混合物料；所述第二掺杂物质为Ag、Cu、Si和C中的一种或几种；所述第二掺杂物质在第二混合物料中的含量为0wt％～10wt％；
D)在氮气和氢气的条件下，将所述第二混合物料进行粉末合成，得到GeSbTe系合金粉末。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合物料包括：
Sb 25wt％～38wt％；
Te 62wt％～75wt％；
第一掺杂物质 0wt％～15wt％；
所有组分的含量之和为100wt％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二混合物料包括：
SbTe系合金 84wt％～97wt％；
Ge 3wt％～16wt％；
第二掺杂物质 0wt％～10wt％；
所有组分的含量之和为100wt％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空熔炼处理的真空度小于5×10-2Pa。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空熔炼处理后，还包括将所述真空熔炼处理后的产物进行破碎。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述破碎后的颗粒尺寸不大于74μm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤C)中，所述混合在均质机中进行；所述混合的时间为3～5h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮气和氢气的体积比为1：1～4。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粉末合成的温度为460～510℃，所述粉末合成的时间为2～4h。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述氮气可以替换为惰性气体。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109821486A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-05-31 | 江苏先能材料有限公司 | 相变材料的加工方法及设备 |
| CN110342473A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-10-18 | 先导薄膜材料（广东）有限公司 | 锗锑碲粉体、靶材的制备方法 |
| CN110527960A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-03 | 先导薄膜材料（广东）有限公司 | 碳掺杂锗锑碲相变靶材的制备方法 |
| US11121319B2 (en) | 2019-12-11 | 2021-09-14 | International Business Machines Corporation | Phase-change memory with no drift |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1978099A (zh) * | 2005-12-07 | 2007-06-13 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种PbTe粉末材料成型制备方法 |
| US20070160760A1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-07-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming phase change material thin films and methods of manufacturing phase change memory devices using the same |
| CN101487140A (zh) * | 2009-01-22 | 2009-07-22 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 快速模拟出相变材料的方法及新型相变材料 |
| CN101512037A (zh) * | 2005-07-07 | 2009-08-19 | 霍尼韦尔国际公司 | 具有通过带有相合熔融化合物的颗粒的固相粘结调节的组成的硫属元素化物pvd靶 |
| KR20100095680A (ko) * | 2009-02-23 | 2010-09-01 | 충남대학교산학협력단 | ＳｂＴｅ 씨앗 나노선을 사용한 ＧｅＳｂＴｅ 나노선 제조법 |
| CN102637822A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-08-15 | 宁波大学 | 一种高纯硫系相变合金靶材及其制备方法 |
| CN103021805A (zh) * | 2011-09-22 | 2013-04-03 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 使用溅射和蒸发功能形成硫族化合物半导体材料的方法和系统 |
| CN103320750A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-09-25 | 成都先锋材料有限公司 | 锗锑碲化合物相变材料溅射靶材生产方法 |
| CN105047816A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-11-11 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种Cr掺杂Ge2Sb2Te5相变材料、相变存储器单元及其制备方法 |
| CN107199342A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-09-26 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种Mo‑Re合金粉末的制备方法 |
-
2017
- 2017-11-30 CN CN201711235073.9A patent/CN108015292B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101512037A (zh) * | 2005-07-07 | 2009-08-19 | 霍尼韦尔国际公司 | 具有通过带有相合熔融化合物的颗粒的固相粘结调节的组成的硫属元素化物pvd靶 |
| CN1978099A (zh) * | 2005-12-07 | 2007-06-13 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种PbTe粉末材料成型制备方法 |
| US20070160760A1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-07-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming phase change material thin films and methods of manufacturing phase change memory devices using the same |
| CN101000946A (zh) * | 2006-01-10 | 2007-07-18 | 三星电子株式会社 | 形成相变材料薄膜的方法及制造相变存储器件的方法 |
| CN101487140A (zh) * | 2009-01-22 | 2009-07-22 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 快速模拟出相变材料的方法及新型相变材料 |
| KR20100095680A (ko) * | 2009-02-23 | 2010-09-01 | 충남대학교산학협력단 | ＳｂＴｅ 씨앗 나노선을 사용한 ＧｅＳｂＴｅ 나노선 제조법 |
| CN103021805A (zh) * | 2011-09-22 | 2013-04-03 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 使用溅射和蒸发功能形成硫族化合物半导体材料的方法和系统 |
| CN102637822A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-08-15 | 宁波大学 | 一种高纯硫系相变合金靶材及其制备方法 |
| CN103320750A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-09-25 | 成都先锋材料有限公司 | 锗锑碲化合物相变材料溅射靶材生产方法 |
| CN105047816A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-11-11 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种Cr掺杂Ge2Sb2Te5相变材料、相变存储器单元及其制备方法 |
| CN107199342A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-09-26 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种Mo‑Re合金粉末的制备方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109821486A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-05-31 | 江苏先能材料有限公司 | 相变材料的加工方法及设备 |
| CN109821486B (zh) * | 2019-01-29 | 2021-03-30 | 江苏先能材料有限公司 | 相变材料的加工方法及设备 |
| CN110342473A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-10-18 | 先导薄膜材料（广东）有限公司 | 锗锑碲粉体、靶材的制备方法 |
| CN110527960A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-03 | 先导薄膜材料（广东）有限公司 | 碳掺杂锗锑碲相变靶材的制备方法 |
| CN110527960B (zh) * | 2019-09-24 | 2022-05-10 | 先导薄膜材料（广东）有限公司 | 碳掺杂锗锑碲相变靶材的制备方法 |
| US11121319B2 (en) | 2019-12-11 | 2021-09-14 | International Business Machines Corporation | Phase-change memory with no drift |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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