得的(Sb7tlSe3tl) xNh納米薄膜材料的厚度為40nm。薄膜材料的厚度由濺射時間控制，濺射時間越長，薄膜的厚度越厚，濺射時間越短，薄膜的厚度越薄。
[0027]經(jīng)場發(fā)射掃描電子顯微鏡能譜儀EDS (型號:日立S-4700)定量分析，本實施例的薄膜材料的化學(xué)組成式(Sb7tlSe3tl)九”中x=0.7392。EDS能譜圖見圖1。
[0028](實施例2)
本實施例的用于相變存儲器的SbSe基摻氮納米薄膜材料的化學(xué)組成式(Sb7tlSe3tl) ,N1^x中，x=0.7255。
[0029]制備方法其余與實施例1相同，不同之處在于:步驟③向濺射腔室通入高純氬氣和高純氮?dú)鈺r，設(shè)定Ar氣流量為28sccm，N2流量為2sccm。
[0030](實施例3)
本實施例的用于相變存儲器的SbSe基摻氮納米薄膜材料的化學(xué)組成式(Sb7tlSe3tl) ,N1^x中，x=0.7150。
[0031]制備方法其余與實施例1相同，不同之處在于:步驟③向濺射腔室通入高純氬氣和高純氮?dú)鈺r，設(shè)定Ar氣流量為27sccm，N2流量為3sccm。
[0032](實施例4)
本實施例的用于相變存儲器的SbSe基摻氮納米薄膜材料的化學(xué)組成式(Sb7tlSe3tl) ,N1^x中，x=0.7021 ο
[0033]制備方法其余與實施例1相同，不同之處在于:步驟③向濺射腔室通入高純氬氣和高純氮?dú)鈺r，設(shè)定Ar氣流量為26sccm，N2流量為4sccm。
[0034](對比例I)
本對比例制備的是未摻氮的Sb7tlSe3tl相變薄膜材料，其制備方法其余與實施例1相同，不同之處在于:
步驟③中，調(diào)節(jié)向濺射腔室通入的高純氬氣的流量為30SCCm，濺射氣壓為0.3Pa。
[0035]Sb7tlSe3tl祀材表面清潔完畢后，關(guān)閉Sb 7(lSe3(l靶上所施加的射頻電源，將待濺射基片旋轉(zhuǎn)到Sb7tlSe3tl靶位，開啟Sb 7(lSe3(l靶位射頻電源，濺射10s后得到Sb 7(lSe3(l相變薄膜材料，薄膜厚度為40nm。
[0036](實驗例I)
為了了解本發(fā)明的用于相變存儲器的SbSe基摻氮納米薄膜材料的性能，按照實施例1至實施例4的制備方法，分別制得薄膜厚度為40nm的摻氮量不同的SbSe基摻氮納米薄膜材料，對實施例1至實施例4制得的薄膜材料和對比例I制得的薄膜材料進(jìn)行測試，得到各相變薄膜材料的原位電阻與溫度的關(guān)系曲線和各相變薄膜材料的失效時間與溫度倒數(shù)的對應(yīng)關(guān)系曲線。
[0037]各相變薄膜材料的原位電阻與溫度的關(guān)系曲線見圖2，各相變薄膜材料的失效時間與溫度倒數(shù)的對應(yīng)關(guān)系曲線見圖3。在圖2和圖3中，SSNO為對比例I的未摻氮的薄膜材料；SSN1為實施例1制備的SbSe基摻氮納米薄膜，濺射時濺射腔室通入的高純氮?dú)獾牧髁繛閘sccm ； SSN2為實施例2制備的SbSe基摻氮納米薄膜，濺射時濺射腔室通入的高純氮?dú)獾牧髁繛?sCCm ；SSN3為實施例3制備的SbSe基摻氮納米薄膜，濺射時濺射腔室通入的高純氮?dú)獾牧髁繛?sCCm ；SSN4為實施例4制備的SbSe基摻氮納米薄膜，濺射時濺射腔室通入的高純氮?dú)獾牧髁繛?sccm。
[0038]各相變薄膜材料的原位電阻與溫度的關(guān)系測試方法如下:通過一個加熱平臺外接一個Keithley 6517高阻表搭建了一個原位測量電阻-溫度以及電阻-時間關(guān)系的測試系統(tǒng)。加熱平臺的溫度由英國Linkam科學(xué)儀器有限責(zé)任公司TP 94型溫度控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)，降溫通過LNP94/2型冷卻系統(tǒng)利用液氮進(jìn)行控制，升降溫速率最高可到90 °C /min,控溫非常精確。本測試過程中所采用的升溫速率為10°C/min。在升降溫過程中，固定加在薄膜探針上的電壓為2.5V，利用高阻表測出隨溫度變化的電流，再換算成相應(yīng)的電阻。
[0039]見圖2，在低溫下，所有薄膜材料處于高電阻的非晶態(tài)。隨著溫度的不斷升高，薄膜材料的電阻緩慢降低，當(dāng)達(dá)到其相變溫度時，薄膜材料的電阻迅速降低，到達(dá)某一值后基本保持該電阻不變，表明薄膜發(fā)生了由非晶態(tài)到晶態(tài)的轉(zhuǎn)變。測試結(jié)果表明，薄膜材料的晶化溫度由對比例I未摻氮時的205°C增加到SSN4的245°C，說明本發(fā)明的相變薄膜材料的熱穩(wěn)定性較高。同時，本發(fā)明的相變薄膜材料的晶態(tài)電阻由未摻氮時的800 Ω增加到SSN4的3500 Ω，擴(kuò)大了 4倍多，從而可以有效降低RESET過程的功耗。
[0040]各相變薄膜材料的失效時間與溫度倒數(shù)的對應(yīng)關(guān)系測試方法如下:在不同的恒定退火溫度下測量相變薄膜材料的電阻隨退火時間的變化曲線，當(dāng)薄膜材料的電阻降低至原來值的50%時，我們即認(rèn)為電阻已經(jīng)失效。將不同溫度下的失效時間和對應(yīng)溫度的倒數(shù)作圖，并將曲線延長至10年(約315360000s)，得到對應(yīng)的溫度。根據(jù)業(yè)內(nèi)的統(tǒng)一評判標(biāo)準(zhǔn)之一，將利用相變材料將數(shù)據(jù)保持10年時對應(yīng)的溫度來評判材料的數(shù)據(jù)保持能力。
[0041]見圖3，對比例I未摻氮的SSNO相變薄膜材料將數(shù)據(jù)保持10年的溫度只有131°C，而本發(fā)明的SSNxU =1,2,3,4)相變薄膜將數(shù)據(jù)保持10年的溫度均得到了提高，其中SSN4納米薄膜材料將數(shù)據(jù)保持10年的溫度提高到了 156°C。傳統(tǒng)的Ge2Sb2Tej^膜材料將數(shù)據(jù)保持10年的溫度為85°C。本發(fā)明的SbSe基摻氮納米薄膜材料具有比傳統(tǒng)Ge2Sb2Te5薄膜材料更加優(yōu)異的數(shù)據(jù)保持能力。
【主權(quán)項】
1.一種用于相變存儲器的SbSe基摻氮納米薄膜材料，其特征在于:化學(xué)組成通式為(Sb70Se30) Λ-χ，其中 x=0.69 ?0.75。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于相變存儲器的SbSe基摻氮納米薄膜材料，其特征在于:x=0.70 ?0.74。
3.—種如權(quán)利要求1所述的用于相變存儲器的SbSe基摻氮納米薄膜材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: ①基片的準(zhǔn)備，將基片洗凈烘干待用； ②磁控濺射的準(zhǔn)備，在磁控濺射鍍膜系統(tǒng)中，將步驟①洗凈的待濺射的基片放置在基托上，將SbroSe3tl合金靶材安裝在磁控射頻濺射靶中，并將磁控濺射鍍膜系統(tǒng)的濺射腔室進(jìn)行抽真空； ③(Sb7tlSe3tl)xNh納米薄膜材料的制備，向濺射腔室通入高純氬氣和高純氮?dú)庾鳛闉R射氣體，高純氬氣和高純氮?dú)獾目偭髁繛?0sCCm，濺射氣壓為0.15Pa?0.35Pa ;首先清潔Sb7tlSe3tl靶材表面，待Sb 7(lSe3(l靶材表面清潔完畢后，關(guān)閉Sb 7(lSe3(l靶上所施加的射頻電源，將待濺射的Si02/Si (100)基片旋轉(zhuǎn)到Sb7tlSe3tl靶位，然后開啟Sb7tlSe3tl靶位射頻電源，開始濺射得到(Sb7tlSe3tl) xNh納米薄膜材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于相變存儲器的SbSe基摻氮納米薄膜材料的制備方法，其特征在于:步驟②將靶材安裝在磁控射頻濺射靶中后，將磁控濺射鍍膜系統(tǒng)的濺射腔室進(jìn)行抽真空直至腔室內(nèi)真空度達(dá)到1X10—4 Pa。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于相變存儲器的SbSe基摻氮納米薄膜材料的制備方法，其特征在于:步驟③中高純氮?dú)獾牧髁繛镮sccm?4sccm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于相變存儲器的SbSe基摻氮納米薄膜材料及其制備方法，納米薄膜材料的化學(xué)組成通式為（Sb70Se30）xN1-x，其中x=0.69～0.75。與傳統(tǒng)的Ge2Sb2Te5相變薄膜材料相比，本發(fā)明的用于相變存儲器的SbSe基摻氮納米薄膜材料具有較快的晶化速度，能夠大大提高PCRAM的存儲速度；同時本發(fā)明的薄膜材料具有較高的晶化溫度和激活能，從而能夠極大的改善PCRAM的穩(wěn)定性。制備方法通過控制磁控濺射時通入的氮?dú)饬髁縼砜刂芐bSe基摻氮納米薄膜材料中氮元素的含量，氮元素的含量能夠得到精確的控制。
【IPC分類】H01L45-00
【公開號】CN104681720
【申請?zhí)枴緾N201510067737
【發(fā)明人】吳衛(wèi)華, 胡益豐, 朱小芹, 眭永興, 袁麗, 薛建忠, 鄭龍, 鄒華
【申請人】江蘇理工學(xué)院
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月9日