[发明专利]适用于相变存储器的相变材料及相变存储器

说明书

本申请实施例提供一种适用于相变存储器的相变材料及相变存储器，相变材料包括：相变层和超晶格夹层；相变层与超晶格夹层形成超晶格结构，相变层包括锑原子Sb；与一般含有锑原子的相变材料相比较，本申请实施例提供的超晶格具有较大的黏度，较好的应用可靠性及较长的使用寿命。

技术领域

本申请涉及相变存储材料领域，尤其涉及一种适用于相变存储器的相变材料及相变存储器。

背景技术

相变存储器(phase change memory，PCM)，由第一电极、相变材料及第二电极组成，其中，第一电极与第二电极通过相变材料连接。相变材料的状态包括晶体状态和非晶体状态，在非晶体状态下，相变材料具有短距离的原子能级和较低的自由电子密度，使得其具有较高的电阻率。在晶体状态下，相变材料具有长距离的原子能级和较高的自由电子密度，从而具有较低的电阻率。相变存储器可以利用其内部的相变材料在晶体状态和非晶体状态之间相互转化时所表现出来的电阻率差异来存储数据。

锑原子Sb由于晶化过程的相变速度较快，因此目前相变材料多采用含有锑原子的相变材料，但是含有锑原子的材料易发生原子的迁移，导致制备出的相变材料黏度降低、应用可靠性和使用寿命较差。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本申请实施例示出一种相变材料及相变存储器。

第一方面，本申请实施例提供一种相变材料，相变材料包括：相变层和超晶格夹层；所述相变层与所述超晶格夹层形成超晶格结构，所述相变层包括锑原子Sb；在所述相变层在晶体状态及非晶体状态之间转换时，所述超晶格夹层处于晶体状态。

本实现方式中，与一般含有锑原子的相变材料相比较，本申请实施例提供的相变材料具有较大的黏度，较好的应用可靠性及较长的使用寿命。由于在相变层转换为晶体状态的过程中，超晶格夹层保持在晶体状态，超晶格夹层内无分子、原子或离子的迁移，超晶格夹层起到限制相变层内锑原子的迁移的作用，使得锑原子只能在相变层内迁移，因此在一定程度上减少了由于锑原子迁移而产生空洞的数量，使得相变材料的黏度有所提升，相变材料应用可靠性和使用寿命均有所改善；相变层内的锑原子由晶体状态转换为非晶体状态；超晶格夹层内无分子、原子或离子的迁移，超晶格夹层起到限制相变层内锑原子的迁移的作用，使得锑原子只能在相变层内迁移，因此在一定程度上减少了由于锑原子迁移而产生空洞的数量，使得相变材料的黏度有所提升，相变材料应用可靠性和使用寿命均有所改善。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述超晶格夹层与相变层交替排布，所述超晶格夹层与所述相变层存之间形成多个交界面，在所述相变层转化为晶体状态时，在所述交界面的位置为所述超晶格夹层为所述相变层提供核点。

本实现方式中，所述超晶格夹层与相变层交替排布，所述超晶格夹层与所述相变层存之间形成多个交界面，在所述相变层转化为晶体状态时，在所述交界面的位置为所述超晶格夹层为所述相变层提供核点，进而使得相变材料中核点的数量增加，核点数量的增加可以缩短相变层的晶化时间，相应的相变材料的晶化时间缩短，从而使得相变材料可以实现超快速的读写操作。

结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，第一晶格常数与第二晶格参数的差值小于或等于晶格参数阈值，所述第一晶格常数为所述超晶格夹层的晶格常数，所述第二晶格常数为相变层的晶格常数。

本实现方式中，第一晶格常数与第二晶格参数的差值小于或等于晶格参数阈值，超晶格夹层与相变层具有较好的晶格匹配度，超晶格夹层可以与相变层在多方位进行匹配，超晶格夹层可以为相变层提供的核点数量增加，核点数量的增加可以缩短相变层的晶化时间，相应的相变材料的晶化时间缩短，从而使得相变材料可以实现超快速的读写操作。

结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，第一原子半径与第二原子半径的差值小于或等于原子半径阈值，所述第一原子半径为所述超晶格夹层包含原子的原子半径，所述第二原子半径为相变层包含原子的原子半径。