得的(Sb7tlSe3tl) xNh纳米薄膜材料的厚度为40nm。薄膜材料的厚度由溅射时间控制，溅射时间越长，薄膜的厚度越厚，溅射时间越短，薄膜的厚度越薄。
[0027]经场发射扫描电子显微镜能谱仪EDS (型号:日立S-4700)定量分析，本实施例的薄膜材料的化学组成式(Sb7tlSe3tl)九”中x=0.7392。EDS能谱图见图1。
[0028](实施例2)
本实施例的用于相变存储器的SbSe基掺氮纳米薄膜材料的化学组成式(Sb7tlSe3tl) ,N1^x中，x=0.7255。
[0029]制备方法其余与实施例1相同，不同之处在于:步骤③向溅射腔室通入高纯氩气和高纯氮气时，设定Ar气流量为28sccm，N2流量为2sccm。
[0030](实施例3)
本实施例的用于相变存储器的SbSe基掺氮纳米薄膜材料的化学组成式(Sb7tlSe3tl) ,N1^x中，x=0.7150。
[0031]制备方法其余与实施例1相同，不同之处在于:步骤③向溅射腔室通入高纯氩气和高纯氮气时，设定Ar气流量为27sccm，N2流量为3sccm。
[0032](实施例4)
本实施例的用于相变存储器的SbSe基掺氮纳米薄膜材料的化学组成式(Sb7tlSe3tl) ,N1^x中，x=0.7021 ο
[0033]制备方法其余与实施例1相同，不同之处在于:步骤③向溅射腔室通入高纯氩气和高纯氮气时，设定Ar气流量为26sccm，N2流量为4sccm。
[0034](对比例I)
本对比例制备的是未掺氮的Sb7tlSe3tl相变薄膜材料，其制备方法其余与实施例1相同，不同之处在于:
步骤③中，调节向溅射腔室通入的高纯氩气的流量为30SCCm，溅射气压为0.3Pa。
[0035]Sb7tlSe3tl祀材表面清洁完毕后，关闭Sb 7(lSe3(l靶上所施加的射频电源，将待溅射基片旋转到Sb7tlSe3tl靶位，开启Sb 7(lSe3(l靶位射频电源，溅射10s后得到Sb 7(lSe3(l相变薄膜材料，薄膜厚度为40nm。
[0036](实验例I)
为了了解本发明的用于相变存储器的SbSe基掺氮纳米薄膜材料的性能，按照实施例1至实施例4的制备方法，分别制得薄膜厚度为40nm的掺氮量不同的SbSe基掺氮纳米薄膜材料，对实施例1至实施例4制得的薄膜材料和对比例I制得的薄膜材料进行测试，得到各相变薄膜材料的原位电阻与温度的关系曲线和各相变薄膜材料的失效时间与温度倒数的对应关系曲线。
[0037]各相变薄膜材料的原位电阻与温度的关系曲线见图2，各相变薄膜材料的失效时间与温度倒数的对应关系曲线见图3。在图2和图3中，SSNO为对比例I的未掺氮的薄膜材料；SSN1为实施例1制备的SbSe基掺氮纳米薄膜，溅射时溅射腔室通入的高纯氮气的流量为lsccm ； SSN2为实施例2制备的SbSe基掺氮纳米薄膜，溅射时溅射腔室通入的高纯氮气的流量为2sCCm ；SSN3为实施例3制备的SbSe基掺氮纳米薄膜，溅射时溅射腔室通入的高纯氮气的流量为3sCCm ；SSN4为实施例4制备的SbSe基掺氮纳米薄膜，溅射时溅射腔室通入的高纯氮气的流量为4sccm。
[0038]各相变薄膜材料的原位电阻与温度的关系测试方法如下:通过一个加热平台外接一个Keithley 6517高阻表搭建了一个原位测量电阻-温度以及电阻-时间关系的测试系统。加热平台的温度由英国Linkam科学仪器有限责任公司TP 94型温度控制系统调节，降温通过LNP94/2型冷却系统利用液氮进行控制，升降温速率最高可到90 °C /min,控温非常精确。本测试过程中所采用的升温速率为10°C/min。在升降温过程中，固定加在薄膜探针上的电压为2.5V，利用高阻表测出随温度变化的电流，再换算成相应的电阻。
[0039]见图2，在低温下，所有薄膜材料处于高电阻的非晶态。随着温度的不断升高，薄膜材料的电阻缓慢降低，当达到其相变温度时，薄膜材料的电阻迅速降低，到达某一值后基本保持该电阻不变，表明薄膜发生了由非晶态到晶态的转变。测试结果表明，薄膜材料的晶化温度由对比例I未掺氮时的205°C增加到SSN4的245°C，说明本发明的相变薄膜材料的热稳定性较高。同时，本发明的相变薄膜材料的晶态电阻由未掺氮时的800 Ω增加到SSN4的3500 Ω，扩大了 4倍多，从而可以有效降低RESET过程的功耗。
[0040]各相变薄膜材料的失效时间与温度倒数的对应关系测试方法如下:在不同的恒定退火温度下测量相变薄膜材料的电阻随退火时间的变化曲线，当薄膜材料的电阻降低至原来值的50%时，我们即认为电阻已经失效。将不同温度下的失效时间和对应温度的倒数作图，并将曲线延长至10年(约315360000s)，得到对应的温度。根据业内的统一评判标准之一，将利用相变材料将数据保持10年时对应的温度来评判材料的数据保持能力。
[0041]见图3，对比例I未掺氮的SSNO相变薄膜材料将数据保持10年的温度只有131°C，而本发明的SSNxU =1,2,3,4)相变薄膜将数据保持10年的温度均得到了提高，其中SSN4纳米薄膜材料将数据保持10年的温度提高到了 156°C。传统的Ge2Sb2Tej^膜材料将数据保持10年的温度为85°C。本发明的SbSe基掺氮纳米薄膜材料具有比传统Ge2Sb2Te5薄膜材料更加优异的数据保持能力。
【主权项】
1.一种用于相变存储器的SbSe基掺氮纳米薄膜材料，其特征在于:化学组成通式为(Sb70Se30) Λ-χ，其中 x=0.69 ?0.75。
2.根据权利要求1所述的用于相变存储器的SbSe基掺氮纳米薄膜材料，其特征在于:x=0.70 ?0.74。
3.—种如权利要求1所述的用于相变存储器的SbSe基掺氮纳米薄膜材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: ①基片的准备，将基片洗净烘干待用； ②磁控溅射的准备，在磁控溅射镀膜系统中，将步骤①洗净的待溅射的基片放置在基托上，将SbroSe3tl合金靶材安装在磁控射频溅射靶中，并将磁控溅射镀膜系统的溅射腔室进行抽真空； ③(Sb7tlSe3tl)xNh纳米薄膜材料的制备，向溅射腔室通入高纯氩气和高纯氮气作为溅射气体，高纯氩气和高纯氮气的总流量为30sCCm，溅射气压为0.15Pa?0.35Pa ;首先清洁Sb7tlSe3tl靶材表面，待Sb 7(lSe3(l靶材表面清洁完毕后，关闭Sb 7(lSe3(l靶上所施加的射频电源，将待溅射的Si02/Si (100)基片旋转到Sb7tlSe3tl靶位，然后开启Sb7tlSe3tl靶位射频电源，开始溅射得到(Sb7tlSe3tl) xNh纳米薄膜材料。
4.根据权利要求3所述的用于相变存储器的SbSe基掺氮纳米薄膜材料的制备方法，其特征在于:步骤②将靶材安装在磁控射频溅射靶中后，将磁控溅射镀膜系统的溅射腔室进行抽真空直至腔室内真空度达到1X10—4 Pa。
5.根据权利要求4所述的用于相变存储器的SbSe基掺氮纳米薄膜材料的制备方法，其特征在于:步骤③中高纯氮气的流量为Isccm?4sccm。
【专利摘要】本发明公开了一种用于相变存储器的SbSe基掺氮纳米薄膜材料及其制备方法，纳米薄膜材料的化学组成通式为（Sb70Se30）xN1-x，其中x=0.69～0.75。与传统的Ge2Sb2Te5相变薄膜材料相比，本发明的用于相变存储器的SbSe基掺氮纳米薄膜材料具有较快的晶化速度，能够大大提高PCRAM的存储速度；同时本发明的薄膜材料具有较高的晶化温度和激活能，从而能够极大的改善PCRAM的稳定性。制备方法通过控制磁控溅射时通入的氮气流量来控制SbSe基掺氮纳米薄膜材料中氮元素的含量，氮元素的含量能够得到精确的控制。
【IPC分类】H01L45-00
【公开号】CN104681720
【申请号】CN201510067737
【发明人】吴卫华, 胡益丰, 朱小芹, 眭永兴, 袁丽, 薛建忠, 郑龙, 邹华
【申请人】江苏理工学院
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月9日