[0031] 下面结合具体实施例进一步阐述本发明,应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0032] 实施例
[0033] 本实施例中制备[ZnSb(a)/GaSb(b)]x材料结构具体[ZnSb(5)/GaSb(5)]10、[ZnSb(6)/GaSb(4)]10、[ZnSb(7)/GaSb(3)]10。
[0034] 制备步骤为:
[0035] 1.清洗SiO2/Si(100)基片,清洗表面、背面,去除灰尘颗粒、有机和无机杂质;
[0036] a)在丙酮溶液中强超声清洗50‑60分钟,去离子水冲洗;
[0037] b)在乙醇溶液中强超声清洗40‑50分钟,去离子水冲洗,高纯N2吹干表面和背面;
[0038] c)在160℃烘箱内烘干水汽,约35分钟。
[0039] 2.采用室温磁控溅射方法制备[ZnSb(a)/GaSb(b)]x多层复合薄膜前准备:
[0040] a)装好ZnSb和GaSb溅射靶材,靶材的纯度均达到99.999%(原子百分比),并将本‑4底真空抽至1×10 Pa;
[0041] b)设定溅射功率为65W;
[0042] c)使用高纯Ar作为溅射气体(体积百分比达到99.999%),设定Ar气流量为50SCCM,并将溅射气压调节至0.65Pa。
[0043] 3.采用磁控交替溅射方法制备[ZnSb(a)/GaSb(b)]x多层复合薄膜:
[0044] a)将空基托旋转到ZnSb靶位,打开ZnSb靶上的射频交流电源,依照设定的溅射时间,开始对ZnSb靶材表面进行溅射,清洁ZnSb靶位表面;
[0045] b)ZnSb靶位表面清洁完成后,关闭ZnSb靶位上所施加的射频交流电源,将将空基托旋转到GaSb靶位,开启GaSb靶上的射频电源,依照设定的溅射时间,开始对GaSb靶材表面进行溅射,清洁GaSb靶位表面;
[0046] c)GaSb靶位表面清洁完成后,将待溅射的基片旋转到ZnSb靶位,打开ZnSb靶位上的射频交流电源,依照设定的溅射时间,开始溅射ZnSb薄膜;
[0047] d)ZnSb薄膜溅射完成后,关闭ZnSb靶上所施加的射频交流电源,将基片旋转到GaSb靶位,开启GaSb靶位射频电源,依照设定的溅射时间,开始溅射GaSb薄膜;
[0048] e)重复c)和d)两步,即在SiO2/Si(100)基片上制备[ZnSb(a)/GaSb(b)]x多层复合相变薄膜材料。
[0049] 最终获得[ZnSb(5)/GaSb(5)]10、[ZnSb(6)/GaSb(4)]10、[ZnSb(7)/GaSb(3)]10。
[0050] 类超晶格相变薄膜材料,薄膜厚度通过溅射时间来控制,ZnSb的溅射速率为6.7s/nm,GaSb的溅射速率为4.5s/nm。
[0051]
[0052] 对比实验
[0053] 对比例1
[0054] 本对比例中制备单层GST相变薄膜材料,厚度100nm。
[0055] 制备步骤为:
[0056] 1.清洗SiO2/Si(100)基片,清洗表面、背面,去除灰尘颗粒、有机和无机杂质;
[0057] a)在丙酮溶液中强超声清洗40‑50分钟,去离子水冲洗;
[0058] b)在乙醇溶液中强超声清洗50‑60分钟,去离子水冲洗,高纯N2吹干表面和背面;
[0059] c)在160℃烘箱内烘干水汽,约40分钟。
[0060] 2.采用射频溅射方法制备ZnSb薄膜前准备:
[0061] a)装好GST溅射靶材,靶材的纯度均达到99.999%(原子百分比),并将本底真空抽‑4至4×10 Pa;
[0062] b)设定溅射功率50W;
[0063] c)使用高纯Ar气作为溅射气体(体积百分比达到99.999%),设定Ar气流量为50SCCM,并将溅射气压调节至0.65Pa。
[0064] 3.采用磁控溅射方法制备GST纳米相变薄膜材料:
[0065] a)将空基托旋转到GST靶位,打开GST靶上所施加的射频电源,依照设定的溅射时间(100s),开始对GST靶材进行溅射,清洁GST靶材表面;
[0066] b)GST靶材表面清洁完成后,关闭GST靶上所施加的射频交流电源,将代溅射基片旋转到GST靶位,开启GST靶位射频交流电源,依照设定的溅射时间(244s),开始溅射单层GST薄膜。
[0067] 实验方法及结果
[0068] 将实施例制备的3种[ZnSb(a)/GaSb(b)]x类超晶格相变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图1。
[0069] 将上述实施例2的[ZnSb(a)/GaSb(b)]x类超晶格相变薄膜材料和对比例的单层GST传统相变薄膜材料进行测试,得到各相变薄膜材料的失效时间与温度倒数的对应关系曲线图2所示。
[0070] 由图1可知,随着[ZnSb(a)/GaSb(b)]x类超晶格相变薄膜中ZnSb层相对厚度的增加,相变薄膜的晶化温度降低,更低的晶化温度意味着更小的激活势垒,可以减小相变过程中的功率消耗。
[0071] 图2为本发明的[ZnSb(a)/GaSb(b)]x纳米相变薄膜材料的失效时间与温度倒数的对应关系曲线。根据业内的统一评判标准之一,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。可以看出,随着[ZnSb(a)/GaSb(b)]x类超晶格相变薄膜中GaSb层相对厚度的增加,薄膜材料数据保持10年的温度逐渐升高,传统的Ge2Sb2Te5薄膜材料将数据保持10年的温度为85℃。而本发明的[ZnSb(5)/GaSb(5)]10、[ZnSb(6)/GaSb(4)]10、[ZnSb(7)/GaSb(3)]10类超晶格相变薄膜材料将数据保持10年的温度分别提高到了97℃、98℃和107℃。也就是说,本发明的[ZnSb(a)/GaSb(b)]x类超晶格相变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。
[0072] 图3为本发明的[ZnSb(a)/GaSb(b)]x纳米相变薄膜材料的Kubelka‑Munk函数图像。通常能带间隙是来衡量无机非金属材料的非晶态电阻值得大小,当能带间隙越大的话,间隙中载流子浓度越低,薄膜导电性能就越差,非晶态电阻就越高,反之则非晶态电阻越低。可以看出,随着[ZnSb(a)/GaSb(b)]x类超晶格相变薄膜中GaSb层相对厚度的增加,能带间隙也随之递增,即[ZnSb(5)/GaSb(5)]10、[ZnSb(6)/GaSb(4)]10、[ZnSb(7)/GaSb(3)]10相变薄膜的能带间隙分别为0.34eV,0.45eV和0.49eV。也就是说,本发明的[ZnSb(a)/GaSb(b)]x随着GaSb层厚度的增加,其非晶态电阻也增加,晶态电阻越大,SET过程中的功耗就越低。
[0073] 以上所述,仅为本发明的较佳实施例,并非对本发明任何形式上和实质上的限制,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明方法的前提,还将可以做出若干改进和补充,这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化,均为本发明的等效实施例;同时,凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变,均仍属于本发明的技术方案的范围内。