一种易失性至非易失性存储调控的二氧化钒-富Sb相变薄膜材料及其制备方法
专利汇可以提供一种易失性至非易失性存储调控的二氧化钒-富Sb相变薄膜材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种易失性至非易失性存储调控的二 氧 化 钒 -富Sb 相变 薄膜 材料及其制备方法，特点是其化学结构式为(VO2)x(Sb4Te)100-x，其中0 磁控溅射 装置，采用双靶共同溅射方法，以高纯度氩气作为工作气体，采用 石英 片或者 硅 片 作为衬底材料，对其进行表面沉积；调整VO2直流溅射功率为20W，调整Sb4Te靶的射频功率为15~50W间，在室温下溅射得到VO2-Sb4Te薄膜材料，优点是具有较高的结晶 温度 和数据保持 力 ，且在一定范围内通过调节组分进行控制其结晶温度，拥有比较快的结晶速度，热 稳定性 能较好，拥有较高的晶态与非晶态 电阻 率 。，下面是一种易失性至非易失性存储调控的二氧化钒-富Sb相变薄膜材料及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种易失性至非易失性存储调控的二氧化钒-富Sb薄膜材料，其特征在于其化学结构式为(VO2)x(Sb4Te)100-x，其中VO2的原子数百分含量为0
3.根据权利要求1所述的一种易失性至非易失性存储调控的二氧化钒-富Sb薄膜材料，其特征在于其化学结构式为 (VO2)33(Sb4Te)67。
4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的易失性至非易失性存储调控的二氧化钒-富Sb薄膜材料的制备方法，其特征在于：采用高纯度圆块状VO2和Sb4Te作为靶材，使用磁控溅射仪器，通过双靶共同溅射，以高纯度氩气作为工作气体，硅片或石英片作为衬底材料进行表面沉积，具体步骤如下：
（1）分别将Sb4Te圆块金属靶材和VO2圆块金属氧化物靶材背面与一块直径相同、厚度为
1mm的铜片完全贴合，制作为磁控溅射镀膜靶材，将VO2靶材安装在磁控直流溅射靶中，将Sb4Te安装在磁控射频溅射靶中；
（2）将石英片或者硅片衬底材料依次放入去离子水中和无水乙醇中超声清洗后取出，用高纯度氮气吹干，放入溅射腔室；
（3）将溅射室封闭，进行抽真空，当溅射室真空度达到2×10-4Pa时，通入高纯度氩气，进气速率为50ml/min，使溅射室内的气压达到溅射所需的起辉气压2.3Pa；
（4）开启直流电源，调整VO2直流溅射功率为20W，打开射频电源，调整Sb4Te靶的射频功率为15 50W，待光辉稳定后开始在室温下镀膜，共溅射时间25-35min，得到厚度为120-~
140nm的用于相变存储器的VO2-Sb4Te薄膜材料。
5.根据权利要求4所述的一种易失性至非易失性存储调控的二氧化钒-富Sb薄膜材料的制备方法，其特征在于：所述的VO2靶材和所述的Sb4Te靶材的纯度均为99.99%。
6.根据权利要求4所述的一种易失性至非易失性存储调控的二氧化钒-富Sb薄膜材料的制备方法，其特征在于：将步骤（4）得到的沉积态VO2-Sb4Te薄膜材料放入快速退火炉中，在通入高纯度氮气的氛围下，迅速升温至180 300℃下退火，即可得到热处理后的用于相变~
存储器的VO2-Sb4Te薄膜材料。
一种易失性至非易失性存储调控的二氧化钒-富Sb相变薄膜
材料及其制备方法
技术领域
背景技术
8F），功耗低，数据保存能力强等诸多优点使相变存储器被认为是最具有前景的非易失性存储器之一。由于相变存储器的存储技术还具有抗辐射和不怕强烈震动的优点，使它不仅可以在民事和军用方面广发使用，在航空航天等领域依然具有较大的竞争力。相变存储器的原理是利用相变材料在其两态（晶态和非晶态）之间的电阻率不同来实现数据“0”和“1”的存储的。相变存储器本身具有能够在晶态与非晶态之间相互转化的特性。由于写入、擦除和读取需要施加电脉冲进行，会不可避免的产生焦耳热，因此，相变材料的热稳定性对于相变存储器的研究与发展非常重要。
发明内容
（2）将石英片或者硅片衬底材料依次放入去离子水中和无水乙醇中超声清洗后取出，用高纯度氮气吹干，放入溅射腔室；
（3）将溅射室封闭，进行抽真空，当溅射室真空度达到2×10-4Pa时，通入高纯度氩气，进气速率为50ml/min，使溅射室内的气压达到溅射所需的起辉气压2.3Pa；
（4）开启直流电源，调整VO2直流溅射功率为20W，打开射频电源，调整Sb4Te靶的射频功率为15 50W，待光辉稳定后开始在室温下镀膜，共溅射时间25-35min，得到厚度为120-~
140nm的用于相变存储器的VO2-Sb4Te薄膜材料。
图3为不同组分的(VO2)x(Sb4Te)100-x薄膜在180℃下退火后的X射线衍射图谱；
图4为不同组分的(VO2)x(Sb4Te)100-x薄膜在250℃下退火后的X射线衍射图谱；
图5为不同组分的(VO2)x(Sb4Te)100-x薄膜在300℃下退火后的X射线衍射图谱；
图6为不同组分的(VO2)x(Sb4Te)100-x薄膜在沉积态下的拉曼衍射图谱；
图7为不同组分的(VO2)x(Sb4Te)100-x薄膜在180℃下退火后的拉曼衍射图谱；
图8为不同组分的(VO2)x(Sb4Te)100-x薄膜在250℃下退火后的拉曼衍射图谱；
图9为不同组分的(VO2)x(Sb4Te)100-x薄膜在300℃下退火后的拉曼衍射图谱；
图10为组分为(VO2)33(Sb4Te)67薄膜在300℃退火后的XPS结果图谱；
图11为不同组分的(VO2)x(Sb4Te)100-x薄膜在沉积态下的透过图谱；
图12为不同组分的(VO2)x(Sb4Te)100-x薄膜在300℃下退火后的透过图谱。
具体实施方式
（1）分别将Sb4Te圆块靶材和VO2圆块靶材背面完全贴合一块与靶材直径相同的圆形铜片，铜片厚度约为1mm，制得磁控溅射镀膜靶材；将VO2靶材安装在直流溅射靶中，将Sb4Te安装在射频溅射靶中；
（2）将石英片或者硅片放入去离子水中超声清洗15分钟，再放入无水乙醇中超声清洗
15分钟，取出后用高纯氮气吹干，作为衬底，放入溅射腔室；
（3）将溅射腔室封闭，进行抽真空，当溅射室真空度达到2×10-4Pa时，通入高纯度氩气，进气速率为50ml/min，使溅射室内的气压达到溅射所需的起辉气压3Pa；
（4）开启直流电源，调整VO2直流溅射功率为20W；打开射频电源，调整Sb4Te靶的射频功率为15 50W，待光辉稳定后开始在室温下镀膜，共溅射时间为25-35min，得到厚度为120-~
140nm的VO2-Sb4Te相变薄膜材料。
（1）使用Sb4Te和VO2双靶同时溅射镀膜：将VO2靶材安装在磁控直流溅射靶中，将Sb4Te靶材安装在磁控射频溅射靶中；对溅射腔室进行抽真空处理，当溅射腔室内真空度达到2×-4
10 Pa时，向室内充入高纯氩气，氩气流量为50.0ml/min，直至腔室内达到溅射所需的起辉气压0.3Pa；开启射频电源，待辉光稳定后，调节VO2所在的直流溅射靶功率为50W，Sb4Te靶材所在磁控射频溅射功率为20W，待功率稳定后，开启衬底转盘自转并将自转速率设定为
5rpm，打开衬底下方的挡板，溅射30分钟后得到沉积态的VO2-Sb4Te薄膜；
（2）将步骤（1）得到的沉积态相变存储薄膜样品放入快速退火炉中，在通入氮气的条件下，迅速升温至180~300℃下退火，得到热处理后的VO2-Sb4Te相变薄膜材料。退火期间通入高纯氮气的作用是为避免薄膜在高温下发生氧化。
可以看出，掺杂后越高的VO2含量会使结晶温度，以及晶态非晶态电阻率均增加，由此可以得出材料掺杂后热稳定性能增加，且应用于存储器后能够相应减低功耗。另外，图1也可以看出掺杂的浓度变化并不会对结晶速率有明显的影响。从图2可以看出数据保持力也随着掺杂浓度相应变化，在目前掺含量在VO2占33%的情况下，(VO2)33(Sb4Te)67的数据保持力为
132.6℃，远高于GST的82.1℃，进一步说明了掺杂VO2会使VO2-Sb4Te薄膜热稳定增加。
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