相變記憶材料的製作方法

2023-10-30 06:48:17 2

專利名稱：：相變記憶材料的製作方法
技術領域：
：本發明的實施方式涉及相變記憶材料，更具體涉及適用於相變記憶應用如光學和電子數據存儲的碲化GeAs材料。
背景技術：
：傳統的相變記憶裝置利用能在具有不同性質的兩相之間變化的材料。所述材料通常從無定型相變化到晶相，所述相可具有顯著不同的性質，例如不同的電阻率、電導率和/或反射率。從無定型相到晶相的相變可以通過將無定型材料加熱到促進成核、晶體形成、和然後晶化的溫度來實現。回到無定型的相變可以通過將晶相加熱到高於熔化溫度的溫度來實現。目前將硫屬化物材料如Ge、Sb和Te合金用於相變記憶應用中，例如用於在可重複寫入盤(overwritabledisk)中存儲信息。目前Matsushita/Panasonic和IBM的工作人員已經開發了一些相變記憶材料。代表性的材料包括基於GeTe-Sb2I^3結的組合物，具體是Ge2Sb2I^5(GST)，以及Au，In-摻雜的碲化Sb(AIST)。這些材料可以在雷射加熱或電流脈衝條件下，在高電導率、高反射率晶相和低電導率、低反射率無定型相之間以約10納秒的時間標度循環。雖然一些傳統材料如GST和AIST對於非揮發性記憶應用具有良好的性質，但是具有更快的相轉變和/或更長的寫入/再寫入能力的相變記憶材料將是有利的。發明概述本發明的實施方式是基於GeAsTe的用於相變記憶應用但是不屬於正規GeSbTe系統的組合物。而且，由於某些GeAsTe組合物可以製成大塊玻璃，所以GeAsTe無定型相的穩定性似乎大於不可能形成大塊玻璃的GeSbTe類似物的穩定性。這種特性會導致寫入/再寫入循環的數量增加，同時不會使電導率/反射率反差(contrast)變差，並且導致更長的數據保持。本發明的一種實施方式是包括晶化薄膜的製品，該晶化薄膜包含具有至少一種六方相的組合物，或者包含在晶化形式下能具有至少一種六方相的可晶化組合物。本發明的另一種實施方式是一種方法，該方法包括提供包含相變記憶無定型材料的薄膜，以及將該相變記憶無定型材料轉化成六方晶相。本發明的另一種實施方式是一種方法，該方法包括提供包含具有六方晶相的相變記憶材料的薄膜，以及將該六方晶相轉化成無定型相。以下詳細說明中將提出本發明的其他特性和優點，這些特性和優點的一部分對於本領域普通技術人員而言通過說明書而容易理解，或者通過按照說明書及其權利要求書以及附圖所述實施本發明而了解。應該理解，以上一般說明和以下詳細說明都僅僅是對本發明的例證，意圖為理解本發明要求權利的性質和特性提供概況或框架。包括附圖以提供對本發明的進一步理解，附圖結合在說明書中並構成說明書的一部分。本發明的一種或多種實施方式，與說明書一起用於解釋本發明的原理和操作。附圖簡要描述單獨地通過以下詳細說明，或者結合附圖，能理解本發明。圖1是GeAsTe材料的組成圖。圖2是根據一種實施方式的材料的反射率數據的圖。圖3是根據一種實施方式的材料的反射率數據的圖。圖4和圖5是常規相變記憶材料的X射線衍射數據的圖。圖6和圖7是根據本發明的相變記憶材料的X射線衍射數據的圖。發明詳述詳細參考本發明的各種實施方式。只要有可能，在所有附圖中使用相同的附圖標記表示相同或類似的特徵。本發明的一種實施方式是包括晶化薄膜的製品，該晶化薄膜包含具有至少一種六方相的組合物，或者包含在晶化形式下能具有至少一種六方相的可晶化組合物。根據一些實施方式，所述組合物按原子百分比包含以下組分5-45的Ge；5-40的As，或者As和Sb的組合，其中As的原子百分比大於Sb的原子百分比；和45-65的Te。根據一些實施方式，所述組合物按原子百分比包含以下組分10-30的Ge；15-30的As，或者As和釙的組合，其中As的原子百分比大於釙的原子百分比；和50-60的Te。所述組合物可進一步包含Al、Si、feuSe、h、Sn、Tl、Pb、Bi、P、S或其組合。在一些實施方式中，Al、Si、Ga、Se、In、Sn、Tl、Pb、Bi、P、S或其組合的原子百分比等於或小於20%。在一些實施方式中，六1、5丨、61%、111、511、11、？13、8丨、？、3或其組合的原子百分比等於或小於15%。根據一種實施方式，所述薄膜設置於基材之上。根據一種實施方式，可以將薄膜沉積在基材上。在一些實施方式中，所述基材包括玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷、聚合物、金屬或其組合。GeAsTe玻璃及其晶體類似物有可能作為相變材料，因為其特徵性的玻璃態比傳統相變材料如GST和AIST的玻璃態更穩定。根據本發明的寬範圍的GeAsTe玻璃在加熱時能轉化成反射率大於上述傳統材料的晶相。對於基於Te-GeAh結的玻璃，已經在包含45-65的原子百分比的Te的組合物中證明了這種現象。許多這些材料在晶化時由至少兩種相組成要麼是兩種晶相，要麼是一種晶相加上一種殘留的玻璃相。但是，可以使具有基於As2Te3-GeTe結的組成的玻璃晶化成單相，這樣能在玻璃態和晶態之間表現出最大的電導率/反射率反差。這種玻璃可以摻雜有與晶相相容的成分，例如Al、Si、Ga、％、In、Sn、Tl、Pb、Bi、P、S或其組合，而不會在加熱態中形成第二相。權利要求1.一種製品，其包含a.包含具有至少一種六方相的組合物的晶化薄膜；或b.在晶化形式下能具有至少一種六方相的可晶化組合物。2.如權利要求1所述的製品，其特徵在於，按原子百分比計，所述組合物包含以下組分5-45的Ge；5-40的As，或者As和Sb的組合，其中As的原子百分比大於Sb的原子百分比；和45-65的Te。3.如權利要求2所述的製品，其特徵在於，按原子百分比計，所述組合物包含以下組分10-30的Ge；15-30的As，或者As和Sb的組合，其中As的原子百分比大於Sb的原子百分比；和50-60的Te。4.如權利要求2所述的製品，其特徵在於，所述組合物進一步包含Al、Si、Ga、Se、In、Sn、Tl、Pb、Bi、P、S或其組合。5.如權利要求2所述的製品，其特徵在於，所述Al、Si、Ga、％、In、Sn、Tl、HkBi、P、S或其組合的原子百分比等於或小於20%。6.如權利要求5所述的製品，其特徵在於，所述Al、Si、Ga、％、In、Sn、Tl、HkBi、P、S或其組合的原子百分比等於或小於15%。7.如權利要求1所述的製品，其特徵在於，所述薄膜設置在基材上。8.如權利要求7所述的製品，其特徵在於，所述基材包括玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷、聚合物、金屬或其組合。9.一種方法，其包括提供包含相變記憶無定型材料的薄膜；和將該相變記憶無定型材料轉化成六方晶相。10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述將相變記憶無定型材料轉化成六方晶相的步驟包括加熱。11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，按原子百分比計，所述相變記憶無定型材料包含以下組分5-45的Ge；5-40的As，或者As和Sb的組合，其中As的原子百分比大於Sb的原子百分比；和45-65的Te。12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，按原子百分比計，所述組合物包含以下組分10-30的Ge；15-30的As，或者As和Sb的組合，其中As的原子百分比大於Sb的原子百分比；和50-60的Te。13.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述相變記憶無定型材料還包含Al、Si、Ga,Se,In、Sn、Tl、Pb、Bi、P、S或其組合。14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，Al、Si、Ga、％、In、Sn、Tl、HkBi、P、S或其組合的原子百分比等於或小於20%。15.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，Al、Si、Ga、％、In、Sn、Tl、HkBi、P、S或其組合的原子百分比等於或小於15%。16.一種方法，其包括提供包含具有六方晶相的相變記憶材料的薄膜；和將該六方晶相轉化成無定型相。17.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述將具有六方晶相的相變記憶材料轉化成無定型相的步驟包括加熱。18.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，按原子百分比計，所述相變記憶材料包含以下組分5-45的Ge；5-40的As，或者As和Sb的組合，其中As的原子百分比大於Sb的原子百分比；和45-65的Te。19.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，按原子百分比計，所述相變記憶材料包含以下組分10-30的Ge；15-30的As，或者As和Sb的組合，其中As的原子百分比大於Sb的原子百分比；和50-60的Te。20.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述相變記憶材料還包含Al、Si、fei、Se、In、Sn、Tl、Pb、Bi、P、S或其組合。21.如權利要求20所述的方法，其特徵在於，Al、Si、feuSe、In、Sn、Tl、HkBi、P、S或其組合的原子百分比等於或小於20%。22.如權利要求21所述的方法，其特徵在於，Al、Si、feuSe、In、Sn、Tl、Pb、Bi、P、S或其組合的原子百分比等於或小於15%。23.一種相變記憶裝置，其包括如權利要求1所述的製品。全文摘要本文描述了相變記憶材料，更具體描述了適用於相變記憶應用，如光學和電子數據存儲的碲化GeAs材料。文檔編號H01L45/00GK102138233SQ200980134692公開日2011年7月27日申請日期2009年8月28日優先權日2008年8月29日發明者B·G·艾特肯,C·M·史密斯申請人:康寧股份有限公司