CN116940224A - 相变存储材料和其制备方法、相变存储芯片及设备 - Google Patents

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CN116940224A CN202210356787.XA CN202210356787A CN116940224A CN 116940224 A CN116940224 A CN 116940224A CN 202210356787 A CN202210356787 A CN 202210356787A CN 116940224 A CN116940224 A CN 116940224A
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Abstract

本申请涉及数据存储技术领域，具体涉及一种相变存储材料和其制备方法、相变存储芯片及设备，该相变存储材料包括TiaSbbTecDd所示的材料；其中，a代表Ti的原子个数百分比，b代表Sb的原子个数百分比，c代表Te的原子个数百分比，d代表D元素的原子个数百分比，a+b+c+d＝1；3％≤a≤45％，且0.5≤(b：c)≤3；D为掺杂元素，0≤d≤15％。该相变存储材料具有较低的操作功耗和操作时延。

Description

相变存储材料和其制备方法、相变存储芯片及设备
技术领域
本申请涉及数据存储技术领域，具体涉及一种相变存储材料和其制备方法、相变存储芯片及设备。
背景技术
信息技术的发展，对存储器提出了低延时、大容量的需求。其中，低延时有助于提高数据处理速度。大容量有助于提高存储密度，以及节省存储器制造成本。
相变存储器(phase change memory，PCM)作为一种非易失存储器，具有高密度数据存储的能力和较快的擦写速度，已应用到在嵌入式存储器等方面。但是，目前的相变存储器难以兼顾低功耗和低操作时延，性能较差。
发明内容
本申请实施例提供了一种相变存储材料和其制备方法、相变存储芯片及设备，可以降低相变存储芯片以及设备的功耗和操作时延。
第一方面，提供了一种相变存储材料，该相变存储材料包括如式(1)所示的材料；
TiaSbbTecDd (1)；
其中，a代表Ti的原子个数百分比，b代表Sb的原子个数百分比，c代表Te的原子个数百分比，d代表D元素的原子个数百分比，a+b+c+d＝1；3％≤a≤45％，且0.5≤(b：c)≤3；D为掺杂元素，0≤d≤15％。
本申请实施例提供的相变存储材料为一种新型的SbTe基相变存储材料，其中，当SbTe晶化，处于晶态时，该相变存储材料处于低阻态；当SbTe非晶化，处于非晶态时，该相变存储材料处于高阻态。其中，相变存储材料不同的阻态可以代表不同信息，从而实现信息的存储。并且可以通过测量相变存储材料的阻态，可以实现信息的读取。
该相变存储材料含有Ti元素，其中，Ti和Te形成TiTe成核中心。具体而言，TiTe之间键强度大于SbTe之间的键强度。在SbTe在晶态(即低阻态)和非晶态(即高阻态)之间转换时，TiTe成核中心能保存稳定的结构。其中，当SbTe从晶态(即低阻态)向非晶态(即高阻态)转换时，TiTe作为成核中心，可以加快SbTe从晶态向非晶态的转换，从而可以降低操作时延。由此，在应用到存储级内存时，可使得存储级内存具有较低的时延。
并且，TiTe与SbTe的晶格有12％的晶格失配度，该相变存储材料中包含Ti，可以导致该相变存储材料的晶格畸变或者说晶格缺陷，使得该相变存储材料更容易从晶态转化为非晶态，从而可以降低由晶体到非晶体转换时所需的功耗。
另外，该相变存储材料中包含的Ti，可以降低该相变存储材料的晶粒尺寸，使得晶粒尺寸分布更为均匀(可以理解，晶粒尺寸越小，晶粒尺寸分布范围越小，晶粒尺寸分布更为均一)，从而可以提高相变存储材料的疲劳寿命。
在一种可能的实施方式中，Ti的原子个数百分比a的取值范围可以为5％≤a≤40％，或者为10％≤a≤38％，或者为15％≤a≤30％，或者为20％≤a≤35％，等等。更具体地，在一个例子中，a具体可以为5％。在一个例子中，a具体可以为8％。在一个例子中，a具体可以为10％。在一个例子中，a具体可以为13％。在一个例子中，a具体可以为15％。在一个例子中，a具体可以为18％。在一个例子中，a具体可以为20％。在一个例子中，a具体可以为25％。在一个例子中，a具体可以为28％。在一个例子中，a具体可以为30％。在一个例子中，a具体可以为32％。在一个例子中，a具体可以为35％。在一个例子中，a具体可以为37％。在一个例子中，a具体可以为40％。在一个例子中，a具体可以为45％。
其中，当Ti的原子个数百分比a的取值范围为20％≤a≤35％时，相变存储材料的操作时延、功耗、热稳定性、疲劳寿命等性能更佳。
在一种可能的实施方式中，Sb的原子个数百分比b比上Te的原子个数百分比c的比值可以为：0.5≤(b：c)≤1，或者为0.5≤(b：c)≤2，或者为1≤(b：c)≤3，或者为2≤(b：c)≤3，等等。更具体地，在一个例子中，(b：c)具体可以为0.5，或者为(2：3)，或者为1，或者为2，或者为3，等等。
其中，当(b：c)为(2：3)时，相变存储材料的操作时延、功耗、热稳定性、疲劳寿命等性能更佳。
在一种可能的实施方式中，Ti的原子个数百分比a的取值范围为20％≤a≤35％，同时，Sb的原子个数百分比b比上Te的原子个数百分比c的比值为2：3。
在该实施方式中，相变存储材料具有更低的操作时延、更低的功耗、更高热稳定性、更高疲劳寿命。
在一种可能的实施方式中，掺杂元素D的原子个数百分比d可以为0％≤d≤10％，或者为0％≤d≤8％，或者为3％≤d≤10％，或者为3％≤d≤8％。更具体地，在一个例子中，掺杂元素D的原子个数百分比d为0，即相变存储材料不含掺杂元素D。在一个例子中，d为1％。在一个例子中，d为3％。在一个例子中，d为5％。在一个例子中，d为8％。在一个例子中，d为10％。在一个例子中，d为15％。
其中，当d为3％≤d≤8％时，相变存储材料具有更低的操作时延、更高疲劳寿命。
在一种可能的实施方式中，掺杂元素包括第一非金属元素、第一金属元素、第一金属元素的碲化物中的一种或至少两种的组合；其中，第一非金属元素为C、O、N、Si中的一种或至少两种的组合；第一金属元素为Zr、Cr、Al、Sc、Y、Ta、Hf、Er、In、Ge、Ga、Sn中的一种或至少两种的组合。
在该实施方式中，该掺杂元素掺杂到相变存储材料中，可以提升相变存储材料的热温度性和疲劳寿命，还可以加快相变存储材料的结晶速度(即由高阻态向低阻态转化的速度)，从而降低操作时延。
第二方面，提供了一种相变存储材料的制备方法，该方法可以用于制备第一方面提供的相变存储材料，该方法包括：使用第一沉积方式，按照式(1)所示的元素比例，制备相变存储材料；其中，第一沉积方式属于化学气相沉积CVD、物理气相沉积PVD、原子层沉积ALD中的一种；
其中，TiaSbbTecDd (1)；
其中，a代表Ti的原子个数百分比，b代表Sb的原子个数百分比，c代表Te的原子个数百分比，d代表D元素的原子个数百分比，a+b+c+d＝1；3％≤a≤45％，且0.5≤(b：c)≤3；D为掺杂元素，0≤d≤15％。
该方法可以高效地制备相变存储材料，操作简便，易于工业化实施。
在一种可能的实施方式中，第一沉积方式为物理气相沉积中的溅射方式，使用第一沉积方式，按照式(1)所示的元素比例，制备相变存储材料包括：按照式(1)所示的原子个数百分比，制备第一靶材；对第一靶材进行溅射，得到相变存储材料。
在该实施方式中，可以先制备合金靶材，然后，对合金靶材进行溅射，得到相变存储材料。该方式更为简单易行，且节省制备时间，易于工业化实施。
在一种可能的实施方式中，第一沉积方式为物理气相沉积中的溅射方式，使用第一沉积方式，按照式(1)所示的元素比例，制备相变存储材料包括：对Ti单质靶材和SbTe合金靶材，进行共溅射，得到相变存储材料；其中，按照式(1)所示的原子个数百分比，调节共溅射过程中不同单质靶材的溅射功率。
在该实施方式中，可对单质靶材和合金靶材进行共溅射，得到相变存储材料。该方式简单易行，且节省制备时间，易于工业化实施。
第三方面，提供了一种相变存储芯片，包括：包括多个存储单元，多个存储单元形成存储单元阵列，每个存储单元包括：相变层、位于相变层一侧的电极和位于相变层另一侧的电极；相变层由第一方面提供的相变存储材料制成。
该相变存储芯片具有操作时延低、功耗低、热稳定性高、疲劳寿命高等优势。
在一种可能的实施方式中，每个存储单元还包括：与相变层接触的缓冲层；其中，缓冲层由碳、第三金属、第三金属的氮化物、第四金属的碲化物中的一种制成；第三金属为W、Ta、Ti中的一种或至少两种的组合，第四金属为Zr、Cr、Al、Sc、Y、Ta、Hf、Er、In、Ge、Bi、Ti、Ga、Sn中的一种或至少两种的组合。
在该实施方式中，引入与相变层接触的缓冲层，可以进一步提升相变层以及存储芯片的性能。具体而言，当缓冲层的材质为碳时，缓冲层可以提高相变层的隔热效果，降低相变存储芯片的操作功耗，同时可以避免相变层中的元素扩散，并将增加相变层和电极之间的黏附效果。当缓冲层的材质为Zr、Cr、Al、Sc、Y、Ta、Hf、Er、In、Ge、Bi、Ti、Ga、Sn等第四金属的碲化物时，缓冲层可以作为相变存储材料的结晶模板，可以加速相变存储材料从非晶态向晶态的转换速度，从而可以降低相变存储芯片的操作时延，并且可以提高相变存储芯片的加热效率，降低相变存储芯片的操作功耗。当缓冲层的材质为W、Ta、Ti等第三金属时，缓冲层可以避免相变存储材料中元素扩散，也可以增加相变层和电极之间的黏附效果。当缓冲层的材质为第三金属的氮化物时，缓冲层可以增加相变层和电极之间的粘附效果、提升相变存储材料的加热效率、减小电阻漂移、以及修复相变存储材料界面空洞，并将增加相变层和电极之间的黏附效果等。
在一种可能的实施方式中，缓冲层位于相变层和电极之间；或者，缓冲层位于所述相变层和电极之间；或者，相变层具有凹槽，缓冲层位于相变层的凹槽中；或者，缓冲层具有凹槽，相变层位于缓冲层的凹槽中。
在该实施方式中，相变层和缓冲层可以采用多种接触方式，使得相变存储芯片可以灵活实现，便于制备。
在一种可能的实施方式中，每个存储单元还包括至少一个相变层和至少一个硫系化合物层；其中，至少一个相变层和至少一个硫系化合物层均位于第一电极和第二电极之间，且至少一个相变层和至少一个硫系化合物层交错堆叠。
在该实施方式中，相变层和硫系化合物层交错堆叠，可以为相变存储芯片中的相变存储材料引入更多的界面，界面可以降低热传导，从而减少相变存储芯片的操作功耗、提高相变存储芯片的疲劳寿命。并且，硫系化合物的绝热性能好，可以减少相变存储芯片的操作功耗、提高相变存储芯片的疲劳寿命。
在一种可能的实施方式中，硫系化合物层的晶格系数小于SbTe的晶格系数。
在该实施方式中，硫系化合物层115的材质可以采用TiTe2等晶格系数小于小于SbTe的晶格系数的材料，可以防止相变层的元素扩散，提高相变层或者说相变存储芯片的疲劳寿命。
第四方面，提供了一种存储设备，该存储设备包括控制器及第三方面提供的相变存储芯片，该相变存储芯片用于存储数据，该控制器用于向该存储芯片写入数据或者从该存储芯片读取数据。
第五方面，提供了一种电子设备，包括处理器及第四方面提供的存储设备，存储设备用于存储数据，处理器用于向存储设备写入数据或者从存储设备读取数据
本申请实施例提供的相变存储材料以及相变存储芯片具有较低的操作时延，在应用到存储级内存时，使得存储级内存具有较低的时延，进而也可以降低所在存储设备以及电子设备的操作时延。并且，该相变存储材料以及相变存储芯片还具有较低的操作功耗，从而可以降低所在存储设备以及电子设备的功耗。另外，该相变存储材料以及相变存储芯片具有较高的疲劳寿命，从而可以提高所在存储设备以及电子设备的使用寿命。
附图说明
图1A为本申请实施例提供的一种相变存储单元的结构示意图；
图1B为本申请实施例提供的另一种相变存储单元的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种相变存储单元阵列的结构示意图；
图3A为锗锑碲体系相变存储材料的低阻态示意图；
图3B为锗锑碲体系相变存储材料的高阻态示意图；
图4A为本申请实施例提供的相变存储材料的低阻态示意图；
图4B为本申请实施例提供的相变存储材料的高阻态示意图；
图5A为本申请实施例提供的相变存储材料的晶粒尺寸展示图；
图5B为本申请实施例提供的相变存储材料的晶粒尺寸展示图；
图6为本申请实施例提供的相变存储材料的电阻-温度曲线展示图；
图7A为本申请实施例提供的一种相变存储单元阵列的结构示意图；
图7B为本申请实施例提供的一种相变存储单元阵列的结构示意图；
图7C为本申请实施例提供的一种相变存储单元阵列的结构示意图；
图7D为本申请实施例提供的一种相变存储单元阵列的结构示意图；
图7E为本申请实施例提供的一种相变存储单元阵列的结构示意图；
图8A为本申请实施例提供的一种相变存储单元阵列的结构示意图；
图8B为本申请实施例提供的一种相变存储单元阵列的结构示意图；
图8C为本申请实施例提供的一种相变存储单元阵列的结构示意图；
图8D为本申请实施例提供的一种相变存储单元阵列的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的一种存储设备的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以适合的方式结合。
可以理解的是，在本申请实施例的描述中，“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”、“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请实施例的描述中，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B这三种情况。另外，除非另有说明，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个系统是指两个或两个以上的系统，多个终端是指两个或两个以上的终端。
相变存储芯片以一种利用相变存储材料在晶态和非晶态之间相互转化时所表现出来的导电性差异来存储数据的芯片。具体而言，在晶体状态下，相变存储材料中的原子有序排列，使得相变存储材料具有相变材料具有长距离的原子能级和较高的自由电子密度，从而使得相变存储材料具有较低的电阻率，因此，可以将晶化态称为低阻态。在非晶化状态下，相变存储材料中的原子无序排列，使得相变存储材料短距离的原子能级和较低的自由电子密度，从而使得相变存储材料具有较高的电阻率，因此，可以将非晶化态称为高阻态。其中，可以设定低阻态的相变存储材料对应“0”和“1”中的一个，高阻态的相变存储材料对应“0”和“1”中的另一个。
当向相变存储材料施加特定的脉冲电压时，相变存储材料可在高阻态与低阻态之间转换。具体而言，可以给相变存储芯片施加一个高而窄的电脉冲(可称之为reset脉冲)，使得相变存储材料从低阻态转化为高阻态。可以给相变存储芯片施加一个低而宽的电脉冲(可称之为set脉冲)，使得相变存储材料从高阻态转化为低阻态。由此，可以实现相变存储材料的写操作。
另外，相变存储材料的高阻态和低阻态分别对应不同的比特值。如此，可以向相变存储材料施加较低的读电压(不能促使相变存储材料在高阻态与低阻态之间转换的电压)，来读取相变存储材料的电阻值，实现读操作。
图1A示出了相变存储单元110的一种实现形式，以及对应的选通器120。其中，相变存储单元是指相变存储芯片中用于存储一个比特值(“0”或“1”)的存储单元。如图1A所示，相变存储单元110可以包括电极111、电极112，以及位于电极111和电极112之间的相变层113。其中，相变层113由相变存储材料制成。通过电极111和电极112向相变层113施加电压或电流，以实现写操作或读操作。
其中，在写入时，给字线130施加电流或电压，使字线130处于高电位，晶体管120导通，然后向位线140施加电流或电压，使相变存储单元的相变层在高阻态与低组态之间转化，以进行写操作。在读出时，列选择电路给位线140加一个小的预设电位(该预设电位不会使相变存储单元的阻态发生变化)。如上所述，字线130处于高电位，会影响位线140上的电位，其中，影响大小与相变存储单元的电阻大小相关。字线130对位线140上的电位的影响相当于相变存储单元输出了信号，影响结果(受字线130影响后，位线140上的电位)相当于输出的信号。将该影响结果与一个参考电位进行比较，从而确定相变存储单元的电阻状态，根据电阻状态确定相变存储单元所存储的数据。其中，列选择电路将在下文进行介绍，此处不再赘述。
图1B示出了相变存储单元110的另一种实现方式。该相变存储单元110可以包括依次相邻的电极111、相变层113、电极112、选通层116(也可以称为选通管116)、电极117。其中，相变层113可包括相变存储材料。可以向电极111和电极112之间的相变层113施加电压或电流，以实现写操作或读操作。
具体而言，电极112可以通过选通层116、电极117连接到字线130。其中，当选通层116两端的电压差超过选通层116的阈值转变电压Vth时，选通层116导通，选通层116两端电压降低，导致更多电压施加到相变层113两端，从而可以实现写操作或读操作。
在一些实施例中，选通层116的材质为包括Ge、Se及As的阈值转变器件(ovonicthreshold switching，OTS)材料。其中，构成选通层116的OTS材料可以掺杂有Si、N、S中的至少一种。在一些实施例中，选通层116的材质为GeAsSe合金。在一些实施例中，选通层116的材质为掺杂有Si、N、C、As、Se等中的至少一种的GeAsSe合金。
另外，相变层113、电极111、电极112、电极116以及电极117的材质将在下文进行介绍。其中，在下文描述中，当对电极111、电极112、电极116以及电极117不做特别区分时，它们可以被简称为电极。图2示出了一种相变存储芯片，包括相变存储单元阵列和外围电路。其中，相变存储单元阵列由多个相变存储单元交叉排布，形成高密度的存储阵列。其中，相变存储单元110可以为该相变存储单元阵列中的一个相变存储单元。相变存储单元110可以采用图1A所示的结构，也可以采用图1B所示的结构。另外，当相变存储单元阵列中相变存储单元具体为图1A所示的结构时，相变存储单元阵列还包括相变存储单元的选通晶体管(图2未示出)。对于相变存储单元而言，当位线和字线被同时选中，且选通器处于导通状态时，该相变存储单元处于选中状态，否则，该相变存储单元处于未选中状态。处理器(未示出)可以通过行选择电路选择字线130，通过列选择电路选择位线140，并控制选通晶体管120导通，从而选中相变存储单元110。读写(R/W)电路可以接收处理器的命令，并根据该命令，控制行选择电路、列选择电路，通过字线130、位线140向相变存储单元110施加电压，以进行读操作或写操作。其中，驱动电路VS1可以在行选择电路的控制下，通过字线130向相变存储单元110施加电压，驱动电路VS2可以在列选择电路的控制下，通过位线140向相变存储单元110施加电压。
上文示例介绍了本申请实施例提供的相变存储芯片以及相变存储单元的结构。接下来，介绍相变存储材料。
相变存储材料的相变功耗(即促使高阻态与低阻态之间转换所需的能耗)、疲劳寿命、相变速度(高阻态与低阻态之间转换所需的时间)、热温度等性能，对相变存储芯片的操作时延、寿命、可靠性具有重要影响。传统的锗锑碲(GeSbTe，GST)体系相变存储材料，虽然具有较佳的热稳定性和疲劳寿命。但是，如图3A和图3B所示，高阻态与低阻态之间的转换，涉及GeTe键的断裂和重组，延缓了相变过程(即高阻态与低阻态之间转换速度慢)，导致操作时延较大(100ns量级)，不能完全满足存储级内存((storage-class memory，SCM))对低时延的要求。因此，即使将该相变存储材料应用到存储级内存，也导致存储级内存时延较大。
本申请实施例提供了一种Ti掺杂SbTe相变存储材料，Ti掺杂会提升SbTe相变体系的热稳定性，降低相变功耗，提升疲劳寿命。同时TiTe成核中心的存在能加速结晶，从而降低操作时延。Ti掺杂SbTe相变存储材料的化学通式为：TiaSbbTecDd。其中，a代表化学元素钛Ti的原子个数百分比。换言之，a代表化学元素钛Ti在相变存储材料中所有原子个数总和中的占比。b代表化学元素锑Sb的原子个数百分比。换言之，b代表化学元素锑Sb在相变存储材料中所有原子个数总和中的占比。c代表化学元素碲Te的原子个数百分比。换言之，c代表化学元素碲Te在相变存储材料中所有原子个数总和中的占比。d代表掺杂元素D的原子个数百分比。换言之，d代表掺杂元素D在相变存储材料中所有原子个数总和中的占比。简而言之，a+b+c+d＝1。
在本申请实施例提供的相变存储材料中，3％≤a≤45％，即3％≤Ti在相变存储材料中所有原子个数总和中的占比≤45％。并且，0.5≤(b：c)≤3，即在相变存储材料中，Sb的原子数量比上Te的原子数量为大于或等于0.5，小于或等于3。0≤d≤15％，即掺杂元素D在相变存储材料中所有原子个数总和中的占比≤15％。也就是说，在相变存储材料可以不包括掺杂元素，也可以包括掺杂元素，且掺杂元素的原子百分比不超过15％。
本申请实施例提供的相变存储材料为一种新型的SbTe基相变存储材料，其中，当SbTe晶化，处于晶态时，该相变存储材料处于低阻态；当SbTe非晶化，处于非晶态时，该相变存储材料处于高阻态。其中，相变存储材料不同的阻态可以代表不同信息，从而实现信息的存储。并且可以通过测量相变存储材料的阻态，可以实现信息的读取。
参阅图4A和图4B，在本申请实施例提供的相变存储材料中，Ti和Te形成的TiTe成核中心，TiTe具有比SbTe更强的成键强度，在SbTe从晶态(即低阻态)向非晶态(即高阻态)转换时，TiTe成核中心能保存稳定的结构。因此，TiTe成核中心在相变存储材料的低阻态和高阻态均存在。在相变存储材料由高阻态(即非晶态)向低阻态(即晶态)转化时，TiTe成核中心作为再结晶的成核中心，可以加快SbTe的结晶速度，从而降低操作时延。其中，结晶是指材料中的原子结构从无序混乱变为有序排列的过程，即从非晶态转化为晶态的过程。
并且，TiTe与SbTe的晶格有12％的晶格失配度，在本申请实施例提供的相变存储材料中引入Ti，可以导致TiSbTe的晶格畸变或者说晶格缺陷，使得相变存储材料更容易从晶态转化为非晶态，从而可以降低由晶体到非晶体转换时所需的功耗。
以及，经过实验测试，本申请实施例提供的相变存储材料所包括的Ti可以降低晶粒尺寸，从而提高疲劳寿命。
此外，经过实验测试，本申请实施例提供的相变存储材料所包含的Ti可以提升相变存储材料在低阻态以及高阻态的热稳定性。
在一些实施例中，Ti的原子个数百分比a的取值范围可以为5％≤a≤40％，或者为10％≤a≤38％，或者为15％≤a≤30％，或者为20％≤a≤35％，等等，此处不再一一列举。其中，当Ti的原子个数百分比a的取值范围为20％≤a≤35％时，相变存储材料的操作时延、功耗、热稳定性、疲劳寿命等性能更佳。
在一个例子中，a具体可以为5％。在一个例子中，a具体可以为8％。在一个例子中，a具体可以为10％。在一个例子中，a具体可以为13％。在一个例子中，a具体可以为15％。在一个例子中，a具体可以为18％。在一个例子中，a具体可以为20％。在一个例子中，a具体可以为25％。在一个例子中，a具体可以为28％。在一个例子中，a具体可以为30％。在一个例子中，a具体可以为32％。在一个例子中，a具体可以为35％。在一个例子中，a具体可以为37％。在一个例子中，a具体可以为40％。在一个例子中，a具体可以为45％。
在一些实施例中，Sb的原子个数百分比b比上Te的原子个数百分比c的比值，即(b：c)，可以为0.5≤(b：c)≤1，或者为0.5≤(b：c)≤2，或者为1≤(b：c)≤3，或者为2≤(b：c)≤3，等等，此处不再一一列举。
在一个例子中，(b：c)具体可以为0.5，或者为(2：3)，或者为1，或者为2，或者为3。等等，此处不再一一列举。其中，当(b：c)为(2：3)时，相变存储材料的操作时延、功耗、热稳定性、疲劳寿命等性能更佳。
在一些实施例中，Ti的原子个数百分比a的取值范围为20％≤a≤35％，同时，Sb的原子个数百分比b比上Te的原子个数百分比c的比值为(2：3)。此时，相变存储材料具有更低的操作时延、更低的功耗、更高热稳定性、更高疲劳寿命。
在一些实施例中，掺杂元素D具体可以为C、O、N、Si等非金属元素中的一种或者至少两种的组合。在一些实施例中，掺杂元素D具体可以为Zr、Cr、Al、Sc、Y、Ta、Hf、Er、In、Ge、Ga、Sn等金属元素中的一种或至少两种的组合。在一些实施例中，掺杂元素D具体可以为Zr、Cr、Al、Sc、Y、Ta、Hf、Er、In、Ge、Ga、Sn等金属元素的碲化物中的一种或至少两种的组合。在一些实施例中，掺杂元素D具体可以为C、O、N、Si等非金属元素，Zr、Cr、Al、Sc、Y、Ta、Hf、Er、In、Ge、Ga、Sn等金属元素以及这些金属元素的碲化物中的一种或至少两种的组合。
在相变存储材料中加入掺杂元素D，可以提升相变存储材料的热温度性和疲劳寿命，还可以加快相变存储材料的结晶速度(即由高阻态向低阻态转化的速度)，从而降低操作时延。
在一些实施例中，掺杂元素D的原子个数百分比d可以为0％≤d≤10％，或者为0％≤d≤8％，或者为3％≤d≤10％，或者为3％≤d≤8％。其中，当d为3％≤d≤8％时，相变存储材料具有更低的操作时延、更高疲劳寿命。
在一个例子中，掺杂元素D的原子个数百分比d为0，即相变存储材料不含掺杂元素D。在一个例子中，d为1％。在一个例子中，d为3％。在一个例子中，d为5％。在一个例子中，d为8％。在一个例子中，d为10％。在一个例子中，d为15％。
上文示例介绍了相变存储材料的成分，接下来，示例介绍相变存储材料的制备方案。
在本申请实施例中，可以采用化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)、物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)、或者原子层沉积(atomic layerdeposition，ALD)等材料沉积方式，按照TiaSbbTecDd所示的元素比例，在基材上沉积相变存储材料。其中，基材可以为电极，也可以为电极，也可以为即将在下文介绍的缓冲层，也可以为即将在下文介绍的硫系化合物层，也可以为其他具体基材，在此不再一一赘述。
在一些实施例中，对Ti单质靶材和SbTe合金靶材，在基材上制备相变存储材料。在溅射过程中，可以通过控制不同靶材的功率来获得不同沉积速率，从而得到相应成分配比的相变存储材料。
在一些实施例中，具体可以采用物理气相沉积中的溅射方式(例如磁控溅射法)，通过单靶材溅射，在基材上制备相变存储材料。具体而言，当不含掺杂元素D，或者掺杂元素D1不为N和/或O时，可以采用Ti单质靶材、Sb单质靶材、Te单质靶材以及掺杂元素D(当相变材料含有掺杂元素D时)单质靶材，进行溅射，以在基材上制备相变存储材料。当掺杂元素D1为N时，可以采用氮化钛合金靶材、Sb单质靶材、Te单质靶材，进行溅射，在基材上制备相变存储材料。当掺杂元素D1为O时，可以采用氧化钛合金靶材、Sb单质靶材、Te单质靶材，进行溅射，在基材上制备相变存储材料。在溅射过程中，可以通过控制不同靶材的功率来获得不同沉积速率，从而得到相应成分配比的相变存储材料。
在一些实施例中，可以先制备(例如冶炼)TiaSbbTecDd合金。然后，采用TiaSbbTecDd合金进行溅射，以在基材上制备相变存储材料。
接下来，在具体的实施例中，介绍相变存储材料的制备过程。
实施例1
制备元素成分为Ti8Sb36.8Te55.2的相变存储材料。具体如下。
将原子百分比纯度不低于99.99％的Ti单质靶材、SbTe合金靶材分别置于溅射腔内的不同靶材位置。其中，SbTe合金中Sb的原子比上Te的原子为2：3。将基材置于溅射腔内的样品台上。向Ti单质靶材、SbTe合金靶材施加溅射功率，产生溅射辉光。向Ti单质靶材施加的溅射功率为10W，向SbTe合金靶材施加的溅射功率为7W。溅射过程中氩气流量为35sccm。如此，可以在基材上制备得到元素成分为Ti8Sb36.8Te55.2的相变存储材料。
实施例2
制备元素成分为Ti22Sb31.2Te46.8的相变存储材料。具体如下。
将原子百分比纯度不低于99.99％的Ti单质靶材、SbTe合金靶材分别置于溅射腔内的不同靶材位置。其中，SbTe合金中Sb的原子比上Te的原子为2：3。将基材置于溅射腔内的样品台上。向Ti单质靶材、SbTe合金靶材施加溅射功率，产生溅射辉光。向Ti单质靶材施加的溅射功率为30W，向SbTe合金靶材施加的溅射功率为7W。溅射过程中氩气流量为35sccm。如此，可以在基材上制备得到元素成分为Ti22Sb31.2Te46.8的相变存储材料。
实施例3
制备元素成分为Ti28Sb28.8Te43.2的相变存储材料。具体如下。
将原子百分比纯度不低于99.99％的Ti单质靶材、SbTe合金靶材分别置于溅射腔内的不同靶材位置。其中，SbTe合金中Sb的原子比上Te的原子为2：3。将基材置于溅射腔内的样品台上。向Ti单质靶材、SbTe合金靶材施加溅射功率，产生溅射辉光。向Ti单质靶材施加的溅射功率为40W，向SbTe合金靶材施加的溅射功率为7W。溅射过程中氩气流量为35sccm。如此，可以在基材上制备得到元素成分为Ti22Sb31.2Te46.8的相变存储材料。
实施例4
制备元素成分为Ti3Sb38.8Te58.2的相变存储材料。具体制备过程可以参考实施例1的描述，在此不再赘述。
实施例5
制备元素成分为Ti45Sb18.8Te36.2的相变存储材料。具体制备过程可以参考实施例1的描述，在此不再赘述。
实施例6
制备元素成分为Ti40Sb23.8Te36.2的相变存储材料。具体制备过程可以参考实施例1的描述，在此不再赘述。
实施例7
制备元素成分为Ti21Sb29.6Te44.4C5的相变存储材料。冶炼元素成分为Ti21Sb29.6Te44.4C5的合金。将Ti21Sb29.6Te44.4C5合金置于溅射腔内的靶材位置。将基材置于溅射腔内的样品台上。向Ti21Sb29.6Te44.4C5合金施加溅射功率，产生溅射辉光。由此，将Ti21Sb29.6Te44.4C5合金溅射到基材上，制备得到Ti21Sb29.6Te44.4C5相变存储材料。
实施例8
制备元素成分为Ti25.7Sb27.7Te41.6C5的相变存储材料。冶炼元素成分为Ti25.7Sb27.7Te41.6C5的合金。将Ti25.7Sb27.7Te41.6C5合金置于溅射腔内的靶材位置。将基材置于溅射腔内的样品台上。向Ti25.7Sb27.7Te41.6C5合金施加溅射功率，产生溅射辉光。由此，将Ti25.7Sb27.7Te41.6C5合金溅射到基材上，制备得到Ti25.7Sb27.7Te41.6C5相变存储材料。
实施例9
制备元素成分为Ti17Sb31.2Te46.8 O5的相变存储材料。冶炼元素成分为Ti17Sb31.2Te46.8O5的合金。将Ti17Sb31.2Te46.8O5合金置于溅射腔内的靶材位置。将基材置于溅射腔内的样品台上。向Ti17Sb31.2Te46.8O5合金施加溅射功率，产生溅射辉光。由此，将Ti17Sb31.2Te46.8O5合金溅射到基材上，制备得到Ti17Sb31.2Te46.8O5相变存储材料。
实施例10
制备元素成分为Ti14Sb31.2Te46.8Si8的相变存储材料。冶炼元素成分为Ti14Sb31.2Te46.8Si8的合金。将Ti14Sb31.2Te46.8Si8合金置于溅射腔内的靶材位置。将基材置于溅射腔内的样品台上。向Ti14Sb31.2Te46.8Si8合金施加溅射功率，产生溅射辉光。由此，将Ti14Sb31.2Te46.8Si8合金溅射到基材上，制备得到Ti14Sb31.2Te46.8Si8相变存储材料。
上文示例介绍了本申请实施例提供的相变存储材料的制备方案。接下来，介绍本申请实施例提供相变存储材料的疲劳寿命、热稳定性的相关数据。
采用透射电镜分别观察实施例1制备的相变存储材料和实施例2制备的相变存储材料，结果分别如图5A所示和图5B所示。可见，当Ti在相变存储材料中的原子百分比为8％时，有的晶粒尺寸为几十nm。当Ti在相变存储材料中的原子百分比增加到28％时，晶粒尺寸可以降低到10nm以内。这表明，Ti可以降低相变存储材料中的晶粒尺寸，使得晶粒尺寸分布更为均匀(可以理解，晶粒尺寸越小，晶粒尺寸分布范围越小，使得晶粒尺寸分布越均匀)，从而可以减少或者避免因晶粒尺寸不均匀而导致的相变存储材料的疲劳寿命较短。换言之，当Ti在相变存储材料中的原子百分比较高(例如28％)时，相变存储材料的疲劳寿命较高。
测量实施例1制备的相变材料在不同温度下的电阻。结果如图6中曲线601a和曲线601b所示。其中，曲线601a是升温曲线，曲线601b是降温曲线。
测量实施例2制备的相变材料在不同温度下的电阻。结果如图6中曲线602a和曲线602b所示。其中，曲线602a是升温曲线，曲线602b是降温曲线。
测量实施例3制备的相变材料在不同温度下的电阻。结果如图6中曲线603a和曲线603b所示。其中，曲线603a是升温曲线，曲线603b是降温曲线。
其中，降温曲线表示降温过程中，电阻的变化。升温曲线用于表示升温过程中，电阻的变化。其中，如图6所示，在本申请实施例制备的相变存储材料的在升温过程中，电阻降低，表示相变存储材料在进行结晶。在相变存储材料的降温过程中，相变存储材料的电阻基本不变，表示结晶已完成。
并且，从图6中，可以看到随着Ti浓度增加，相变存储材料的初始电阻变低，同时结晶温度升高，其中，电阻下降最快的位置的横坐标为结晶温度。具体而言，实施例1制备的相变材料的结晶温度在210℃左右，实施例2制备的相变材料的结晶温度在240℃左右，实施例3制备的相变材料的结晶温度在260℃左右。另外，初始电阻是指图6中各曲线上最小温度对应的电阻。
从图6可知，本申请实施例在相变存储材料中添加Ti，提高了相变存储材料的结晶温度，即提高了相变存储材料的热稳定性。
上文介绍本申请实施例提供的相变存储材料的元素成分、制备方法以及性能。接下来，介绍本申请实施例提供的相变存储材料所参与形成的相变存储芯片。
本申请实施例提供的相变存储芯片可以包括相变存储单元存储阵列和外围电路。具体可以参考上文对图2所示实施例的介绍，在此不再赘述。
相变存储单元阵列可以由多个相变存储单元组成。在一些实施例中，相变存储单元的结构可以参考图1A所示的结构实现。在一些实施例中，相变存储单元的结构可以参考图1B所示的结构实现。回到图1A或图1B，相变存储单元110中的相变层113可以为本申请实施例提供的相变存储材料。电极的材质可以为金属材料、或非金属材料，或金属氮化物等。更具体地，电极1的材质可以为钨(W)、碳(C)、钽Ta、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)等中的一种或至少两种的组合。本申请实施例对电极的材质不做具体限定。
在实施例a中，相变存储单元110还可以包括缓冲层114。缓冲层114和相变层113接触，并且也位于电极111和电极112之间。在一个说明性示例中，缓冲层114的材质可以为碳(C)等非金属。在一个说明性示例中，缓冲层114的材质可以为碳(C)等非金属。在一个说明性示例中，缓冲层114的材质可以为W、Ta、Ti等金属。在一个说明性示例中，缓冲层114的材质可以为TiN、TaN等金属氮化物。在一个说明性示例中，缓冲层114的材质可以为Zr、Cr、Al、Sc、Y、Ta、Hf、Er、In、Ge、Bi、Ti、Ga、Sn等金属的碲化物。
在相变存储单元110中引入与相变层113接触的缓冲层114，可以进一步提升相变层113的性能。具体而言，当缓冲层114的材质为碳(C)等非金属时，缓冲层114可以提高相变层113的隔热效果，降低相变存储单元的操作功耗，同时可以避免相变层113中的元素扩散，并将增加相变层和电极之间的黏附效果。当缓冲层114的材质为Zr、Cr、Al、Sc、Y、Ta、Hf、Er、In、Ge、Bi、Ti、Ga、Sn等金属的碲化物时，缓冲层114可以作为相变存储材料的结晶模板，可以加速相变存储材料从非晶态向晶态的转换速度，从而可以降低相变存储操作单元110的操作时延，并且可以提高相变存储单元110的加热效率，降低相变存储单元110的操作功耗。当缓冲层114的材质为W、Ta等金属时，缓冲层114可以避免相变存储材料中元素扩散，也可以增加相变层和电极之间的黏附效果。当缓冲层114的材质为金属氮化物时，缓冲层114可以增加相变层和电极之间的粘附效果、提升相变存储材料的加热效率、减小电阻漂移、以及修复相变存储材料界面空洞，并将增加相变层和电极之间的黏附效果等。
上文介绍了缓冲层114的材质和功能。接下来，示例介绍缓冲层114和相变层113的之间位置关系。
在实施例a的一个说明性示例中，参阅图7A，缓冲层114与相变层113接触，且缓冲层114位于相变层113和电极111之间。
在实施例a的另一个说明性示例中，参阅图7B，缓冲层114与相变层113接触，且缓冲层114位于相变层113和电极112之间。
在实施例a的又一个说明性示例中，参阅图7C，相变存储单元110包括两个缓冲层114，每个缓冲层114均与相变层113接触。其中一个缓冲层114位于相变层113和电极111之间，另一个缓冲层114位于相变层113和电极112之间。两个缓冲层114的材质可以相同，也可以不同。示例性的，两个缓冲层114的材质均为碳(C)等非金属，或W、Ta等金属，或者TiN、TaN等金属氮化物，或者Zr、Cr、Al、Sc、Y、Ta、Hf、Er、In、Ge、Bi、Ti、Ga、Sn等金属的碲化物。示例性的，两个缓冲层114中的一个的材质为碳(C)等非金属，另一个的材质为碳(C)等非金属；或者，一个的材质为TiN、TaN等金属氮化物，另一个的材质为碳(C)等Zr、Cr、Al、Sc、Y、Ta、Hf、Er、In、Ge、Bi、Ti、Ga、Sn等金属的碲化物；等等，此处不再一一列举。两个缓冲层114的材质不同，从而使得相变存储单元110可以兼具两种材质对应的优势。
在实施例a的又一个说明性示例中，参阅图7D，相变层113具有凹槽，缓冲层114位于相变层113的凹槽中，且和相变层113接触。也就是说，相变层113环绕缓冲层114。
在实施例a的又一个说明性示例中，参阅图7E，缓冲层114具有凹槽，相变层113位于缓冲层114的凹槽中，且和缓冲层114接触。也就是说，缓冲层114环绕相变层113。
上文以图7A-图7E所示的结构为例，举例介绍了相变层113和缓冲层114的位置关系，但并非穷举。在其他实施例中，相变层113和缓冲层114还可以具有其他位置关系，在此不再一一列举。
在实施例b中，相变存储单元110还可以包括至少一个硫系化合物层115和至少一个相变层113。至少一个相变层113和所述至少一个硫系化合物层115交错堆叠，且均位于电极111和电极112之间。
在实施例b的一个说明性示例中，硫系化合物层115的材质可以为金属硫化物，例如GeSx。
在实施例b的另一个说明性示例中，硫系化合物层115的材质可以为金属Te化物，例如TiTe2、HfxTey、ZrxTey。
在实施例b的又一个说明性示例中，硫系化合物层115的材质本身也可以为相变存储材料，例如SbxTey、GexSbyTez、GexTey、BixTey、InxTey等中的一种或至少两种的组合。其中，在前述化学式中，小标x、y、z分别代表对应原子的比例。
相变层113和硫系化合物层115的交错堆叠。不难理解的是，一个相变层113和相邻的一个硫系化合物层115之间具有界面，如此，相变层113和硫系化合物层115的交错堆叠可以为相变存储材料引入更多的界面，界面可以降低热传导，从而减少相变存储单元110的操作功耗、提高相变存储单元110的疲劳寿命。并且，硫系化合物的绝热性能好，可以减少相变存储单元110的操作功耗、提高相变存储单元110的疲劳寿命。以及，当硫系化合物层115的材质为TiTe2等时，硫系化合物层115的晶格系数小于本申请实施例提高的相变存储材料的晶格系数，从而可以防止相变层113的元素扩散，提高相变层113或者说相变存储单元110的疲劳寿命。
在实施例b的又一个说明性示例中，参阅图8A，在从电极111到电极112的方向上，至少一个硫系化合物层115和至少一个相变层113的交错叠堆或者说周期性排列，可以从相变层113开始，到硫系化合物层115结束，形成n个周期性重复叠加。其中，n为大于或等于1的整数。
在实施例b的又一个说明性示例中，参阅图8B，在从电极111到电极112的方向上，至少一个硫系化合物层115和至少一个相变层113的交错叠堆或者说周期性排列，可以从硫系化合物层115开始，到相变层113结束，形成n个周期性重复叠加。其中，n为大于或等于1的整数。其中，n为大于或等于1的整数。
在实施例b的又一个说明性示例中，参阅图8C，在从电极111到电极112的方向上，至少一个硫系化合物层115和至少一个相变层113的交错叠堆或者说周期性排列，可以以相变层113开始，以相变层113结束。在开始位置的相变层113和结束位置的相变层113之间，具有形成n个周期性重复叠加的硫系化合物层115和相变层113。并且，在相变存储单元11中，两个相变层113之间至少间隔一个硫系化合物层115，两个硫系化合物层115之间至少间隔一个相变层。其中，n为大于或等于1的整数。其中，n为大于或等于1的整数。
在实施例b的又一个说明性示例中，参阅图8D，在从电极111到电极112的方向上，至少一个硫系化合物层115和至少一个相变层113的交错叠堆或者说周期性排列，可以以硫系化合物层115开始，以硫系化合物层115结束。在开始位置的硫系化合物层115和结束位置的硫系化合物层115之间，具有形成n个周期性重复叠加的相变层113和硫系化合物层115。并且，在相变存储单元11中，两个相变层113之间至少间隔一个硫系化合物层115，两个硫系化合物层115之间至少间隔一个相变层。其中，n为大于或等于1的整数。其中，n为大于或等于1的整数。
上文以图8A-图8D所示的结构为例，举例介绍了相变层113和硫系化合物层115的位置关系，但并非穷举。在其他实施例中，相变层113和硫系化合物层115还可以具有其他位置关系，在此不再一一列举。
参阅图9，本申请实施例提供了一种存储设备900，包括相变存储芯片910和控制器920。其中，相变存储芯片910可以用于存储数据，控制器920可以用于向相变存储芯片910写入数据或者从相变存储芯片910读取数据。其中，相变存储芯片910可以包括多个相变存储单元110，该多个相变存储单元110在存储设备900中形成存储单元阵列。
在一些实施例中，相变存储芯片910可以参考上文对图2所示实施例的介绍实现。控制器920可以为具有数据处理能力的器件，用于控制相变存储芯片910的外围电路，实现向相变存储芯片910写入数据或者从相变存储芯片910读取数据。
参阅图10，本申请实施例提供了一种电子设备1000，可以包括处理器1010和存储设备900。其中，存储设备900可以用于存储数据，例如可以存储电子设备1000的应用程序、配置文件等。存储设备900可以为处理器1010提供数据存储空间，使得处理器1010可以向数据存储空间中写入数据。存储设备900存储的数据可供处理器1010读取或者说调用。处理器1010用于向存储设备900写入数据或者从存储设备900读取数据。具体而言，处理器1010可以通过控制器920，实现向相变存储芯片910写入数据或者从相变存储芯片910读取数据。示例性的，处理器1010可以调用存储设备900中的数据，实现电子设备1000的相应功能。
在一些实施例中，存储设备900可以作为电子设备1000的内存(memory)。在一些实施例中，存储设备900可以作为电子设备1000的外存储器。在一些实施例中，处理器1010可以为神经网络处理单元(neural-network processing unit，NPU)。在一些实施例中，存储设备900还可以为电子设备1000中其他形式的具有数据存储能力的装置。本申请不对存储设备900的实现形式做具体限定。
在一些实施例中，处理器1010可以为中央处理单元((central processing unit，CPU))。在一些实施例中，处理器1010可以为图形处理单元(graphics processing unit，GPU)。在一些实施例中，处理器1010可以为专用集成电路(application specificintegrated circuit，ASIC)。在一些实施例中，处理器1010可以为神经网络处理单元(neural-network processing unit，NPU)。在一些实施例中，处理器1010还可以为电子设备100中其他形式的具有数据处理能力的装置。本申请不对处理器1010的实现形式做具体限定。
在一些实施例中，电子设备1010可以为服务器、移动终端(例如手机、平板电脑、笔记本电脑)或车载终端等。本申请实施例不对处理器1010和存储设备900所在的电子设备的实现形式做具体限定。
可以理解的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种相变存储材料，其特征在于，所述相变存储材料包括如式(1)所示的材料；
TiaSbbTecDd (1)；
其中，a代表Ti的原子个数百分比，b代表Sb的原子个数百分比，c代表Te的原子个数百分比，d代表D元素的原子个数百分比，a+b+c+d＝1；
3％≤a≤45％，且0.5≤(b：c)≤3；
D为掺杂元素，0≤d≤15％。
2.根据权利要求1所述的相变存储材料，其特征在于，Ti的原子个数百分比a的取值范围为：20％≤a≤35％。
3.根据权利要求1或2所述的相变存储材料，其特征在于，Sb的原子个数百分比b比上Te的原子个数百分比c的比值为2：3。
4.根据权利要求1-3任一项所述的相变存储材料，其特征在于，所述掺杂元素D的原子个数百分比d为：3％≤d≤8％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的相变存储材料，其特征在于，所述掺杂元素包括第一非金属元素、第一金属元素、所述第一金属元素的碲化物中的一种或至少两种的组合；其中，
所述第一非金属元素为C、O、N、Si中的一种或至少两种的组合；
所述第一金属元素为Zr、Cr、Al、Sc、Y、Ta、Hf、Er、In、Ge、Ga、Sn中的一种或至少两种的组合。
6.一种相变存储材料的制备方法，其特征在于，所述方法用于制备权利要求1-5任一项所述的相变存储材料，所述方法包括：
使用第一沉积方式，按照式(1)所示的元素比例，制备所述相变存储材料；其中，所述第一沉积方式属于化学气相沉积CVD、物理气相沉积PVD、原子层沉积ALD中的一种；
其中，TiaSbbTecDd (1)；
其中，a代表Ti的原子个数百分比，b代表Sb的原子个数百分比，c代表Te的原子个数百分比，d代表D元素的原子个数百分比，a+b+c+d＝1；
3％≤a≤45％，且0.5≤(b：c)≤3；
D为掺杂元素，0≤d≤15％。
7.一种相变存储芯片，其特征在于，包括：包括多个存储单元，所述多个存储单元形成存储单元阵列，每个存储单元包括：相变层、位于所述相变层一侧的第一电极和位于所述相变层另一侧的第二电极；所述相变层由权利要求1-5任一项所述的相变存储材料制成。
8.根据权利要求7所述的相变存储芯片，其特征在于，每个存储单元还包括：与所述相变层接触的缓冲层；其中，所述缓冲层由碳、第三金属、所述第三金属的氮化物、第四金属的碲化物中的一种制成；所述第三金属为W、Ta、Ti中的一种或至少两种的组合，所述第四金属为Zr、Cr、Al、Sc、Y、Ta、Hf、Er、In、Ge、Bi、Ti、Ga、Sn中的一种或至少两种的组合。
9.根据权利要求7或8所述的相变存储芯片，其特征在于，所述每个存储单元还包括至少一个相变层和至少一个硫系化合物层；其中，所述至少一个相变层和所述至少一个硫系化合物层均位于所述第一电极和所述第二电极之间，且所述至少一个相变层和所述至少一个硫系化合物层交错堆叠。
10.根据权利要求9所述的相变存储芯片，其特征在于，所述硫系化合物层的晶格系数小于SbTe的晶格系数。
11.一种存储设备，所述存储设备包括控制器及权利要求9-10中任一项所述的相变存储芯片，所述相变存储芯片用于存储数据，所述控制器用于向所述相变存储芯片写入数据或者从所述相变存储芯片读取数据。
12.一种电子设备，包括处理器及权利要求11所述的存储设备，所述存储设备用于存储数据，所述处理器用于向所述存储设备写入数据或者从所述存储设备读取数据。
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