一种Sb-Te-Ti相变存储材料及Ti-Sb

摘要

本发明涉及可用于相变存储器的Sb-Te-Ti相变薄膜材料及其制备。本发明的Sb-Te-Ti新型相变存储材料，是在Sb-Te相变材料的基础上掺入Ti而成，掺入的Ti与Sb、Te均成键，其化学通式为Sb

说明书

技术领域

本发明涉及相变材料及其制备方法，尤其是可用于相变存储器的Sb-Te-Ti相变薄膜材 料。

背景技术

相变存储器(PCRAM)原理是以硫系化合物为存储介质，利用电能(热量)使材料在晶 态(低阻)与非晶态(高阻)之间相互转换实现信息的写入与擦除，信息的读出靠测量电 阻的大小，比较其高阻“1”还是低阻“0”来实现的。

Sb-Te系列相变材料结晶过程以晶粒生长占主导，因此相变速率快，而且熔点比GST (Ge₂Sb₂Te₅)低，因此所需功耗低。然而Sb-Te系列相变材料同时也存在结晶温度低，热 稳定性差，数据保持力差等缺点。

Sb₂Te₃相变材料有着非常快的结晶速度，同时有较低的熔点。但是Sb₂Te₃的结晶温度 非常低，热稳定性非常差。而消费型电子要求非挥发性存储器至少能在85℃的条件下保存 数据10年，工业电子对其要求更加苛刻。在没有掺杂的情况下，Sb₂Te₃相变材料不能应用 于相变存储器。

本发明在Sb₂Te₃相变材料的基础上掺入Ti，从而大幅度提高其结晶温度，提升数据保 持力，以满足现实需要。

发明内容

本发明的目的主要在于提供一种用于相变存储器的Sb-Te-Ti相变材料，以提高相变材 料的热稳定性、非晶态电阻，降低材料的Reset电流与熔化温度等。

本发明还提供了一种用于相变存储器的掺Ti的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料，以提高其热稳 定性，增加非晶态电阻。同时掺入Ti后晶粒变小，且没有分相产生。掺Ti后的Ti-Sb₂Te₃ 相变存储材料，其熔点以及热导率均有所下降。基于此相变材料的相变存储器，随着Ti含 量的增加，高阻先增大再降低，高低阻比值也是先增大后减小。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案来实现：

一种用于相变存储器的Sb-Te-Ti相变存储材料，是在Sb-Te相变材料的基础上掺入Ti 而成，其化学通式为Sb_xTe_yTi_100-x-y，其中0＜x＜80，0＜y＜100-x。本发明化学通式中元素 的右下角部分代表摩尔比。

较佳的，所述x的取值范围为45≤x≤72，y的取值范围为5≤y≤45。

所述Sb-Te-Ti相变存储材料中，掺入的Ti与Sb、Te均成化学键。

较佳的，所述Sb-Te-Ti相变存储材料为Sb-Te-Ti相变薄膜材料。优选的，所述Sb-Te-Ti 相变薄膜材料的厚度为100-250nm。

较佳的，所述Sb-Te-Ti相变存储材料采用电脉冲作用实现电阻率的可逆转变。

较佳的，所述Sb-Te-Ti相变存储材料采用激光脉冲作用实现光学反射率的可逆转变。

所述Sb-Te-Ti相变存储材料的结晶温度得到大幅度提升，热稳定性增强，数据保持力 增强。

所述Sb-Te-Ti相变存储材料的非晶态电阻降低，晶态电阻升高。

本发明的上述的用于相变存储器的Sb-Te-Ti相变存储材料，所述Sb-Te相变存储材料 为Sb₂Te₃相变存储材料，在Sb₂Te₃相变存储材料中掺入Ti后获得的Sb-Te-Ti相变存储材 料为Ti-Sb₂Te₃相变存储材料，所述化学通式Sb_xTe_yTi_100-x-y中，Ti的原子百分含量 小于50％。

较佳的，所述Ti-Sb₂Te₃相变存储材料中，Ti的原子百分含量在2％-20％之间。

较佳的，所述Ti-Sb₂Te₃相变存储材料中，Ti原子替代Sb原子的位置，且没有分相。

较佳的，所述Ti-Sb₂Te₃相变存储材料采用电脉冲作用实现电阻率的可逆转变。

较佳的，所述Ti-Sb₂Te₃相变存储材料采用激光脉冲作用实现光学反射率的可逆转变。

较佳的，所述Ti-Sb₂Te₃相变存储材料，随着掺入Ti含量的增加，Ti-Sb₂Te₃相变存储 材料的非晶态电阻先增大再降低。

较佳的，所述Ti-Sb₂Te₃相变存储材料的结晶温度得到大幅度提升，热稳定性和数据保 持力增强。

较佳的，所述Ti-Sb₂Te₃相变存储材料的晶粒较小(与Sb₂Te₃的晶粒相比)，且没有 分相。

较佳的，所述Ti-Sb₂Te₃相变存储材料的熔点和热导率降低。

本发明的Sb-Te-Ti相变存储材料的制备方法，包括如下步骤：

按照化学通式Sb_xTe_yTi_100-x-y中Sb和Te的配比采用Sb_xTe_y合金靶以及Ti靶共溅射获得 所述Sb-Te-Ti相变存储材料。

较佳的，所述共溅射的溅射条件为：在共溅射过程中同时通入纯度为99.999％以上的 Ar气，Sb_xTe_y合金靶采用射频电源，Ti靶采用直流电源。优选的，所述射频电源功率为25W， 所述直流电源功率为15W。

较佳的，共溅射时，所述Sb_xTe_y合金靶起辉后，再打开Ti靶电源。

较佳的，所述共溅射的时间为15分钟-50分钟。

所获得的Sb-Te-Ti相变存储材料为相变薄膜材料，其薄膜的厚度为100nm-250nm。

本发明所使用的溅射仪器为本领域现有技术中常规的溅射装置。

本发明还提供了一种基于Sb-Te-Ti相变存储材料的相变存储器单元。

较佳的，所述Sb-Te-Ti相变存储材料为掺Ti的Ti-Sb₂Te₃相变材料。

较佳的，所述基于掺Ti的Ti-Sb₂Te₃相变材料的相变存储器单元，掺Ti后，Sb₂Te₃相 变存储材料的晶粒变小，因此该Ti-Sb₂Te₃相变存储材料与上下电极的粘附性增强。

较佳的，所述基于掺Ti的Ti-Sb₂Te₃相变材料的相变存储器单元，随着掺入Ti含量的增 加，相变存储器单元的Reset电压升高。

较佳的，所述基于掺Ti的Ti-Sb₂Te₃相变材料的相变存储器单元，随着掺入Ti含量的增 加，相变存储器单元的高低阻更加稳定。

较佳的，所述基于掺Ti的Ti-Sb₂Te₃相变材料的相变存储器单元，随着掺入Ti含量的增 加，相变存储器单元的高阻先增大后减小，且高阻与低阻的比值也先增大后减小，出现类 似的规律。

较佳的，所述掺Ti的Ti-Sb₂Te₃相变材料的相变存储器单元的高低阻比值大于一个数量 级。

较佳的，所述掺Ti的Ti-Sb₂Te₃相变材料的相变存储器单元具有非常快的Set操作速度 (ns数量级)。

较佳的，所述掺Ti的Ti-Sb₂Te₃相变材料的相变存储器单元具有高的重复操作次数。

本发明的有益结果在于：

本发明在Sb-Te相变存储材料的基础上掺入Ti，Ti与Sb、Te均成键，掺Ti后所得的 Sb-Te-Ti相变存储材料的结晶温度升高，数据保持力提升，热稳定性增强。晶态电阻升高， Reset功耗降低。

本发明的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料，Ti原子替代Sb原子的位置，且没有分相；Ti-Sb₂Te₃相变存储材料分布均匀，晶粒较小；其结晶温度得到大幅度提升，热稳定性和数据保持力 增强；随着掺入Ti含量的增加，Ti-Sb₂Te₃相变存储材料的非晶态电阻先增大再降低；其 熔点和热导率降低。

附图说明

图1为实施例1中不同升温速率的Sb₆₀Te₃₀Ti₁₀薄膜的方块电阻与温度的关系曲线。

图2为实施例1中Sb₆₀Te₃₀Ti₁₀薄膜在不同温度下保持的时间。

图3为实施例1中Sb₆₀Te₃₀Ti₁₀薄膜的结晶激活能以及10年保持温度。

图4为实施例1中基于Sb₆₀Te₃₀Ti₁₀薄膜的相变器件单元的电压-电阻曲线。

图5为实施例6中在升温速率为10℃/min时的，Sb₂Te₃和三种不同Ti含量的Ti-Sb₂Te₃薄膜的方块电阻与温度曲线.

图6为实施例6中Sb₂Te₃和掺10％Ti的Ti-Sb₂Te₃薄膜在300℃退火5分钟后的X射线衍 射结果。

图7为实施例6中掺10％Ti的Ti-Sb₂Te₃的数据保持力。

图8为实施例6中基于掺10％Ti的Ti-Sb₂Te₃的相变存储器件单元的电阻与电压曲线。

具体实施方式

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。

实施例1

制备Sb₆₀Te₃₀Ti₁₀纳米复合相变材料：

本实施例中的纳米复合相变材料采用Sb₆₀Te₃₀合金靶与Ti靶共溅射获得。其具体制备 条件为：在共溅射过程中同时通入纯度为99.999％的Ar气，Sb₆₀Te₃₀靶采用射频电源，Ti 靶采用直流电源，所采用的射频电源功率为25W，所采用的直流电源功率为15W。Sb₂Te 靶起辉后，再打开Ti靶电源。共溅射时间为20分钟，薄膜厚度大约在170nm。

将本实施例所获得的Sb₆₀Te₃₀Ti₁₀纳米复合相变材料经检测获得图1-3：

图1为不同升温速率的Sb₆₀Te₃₀Ti₁₀方块电阻与温度的关系曲线图。所用的升温速率分 别从10℃/min-50℃/min。在升温速率10℃/min为纯的Sb₆₀Te₃₀的结晶温度大约为130℃， 掺入Ti后，结晶温度大约为212℃，比原来的高80多度。升温速率越高，结晶温度越高， 这是由于升温速率快，原子来不及扩散，因此结晶所需的时间变长。

图2为Sb₆₀Te₃₀Ti₁₀薄膜在不同温度下保持的时间图。保持力是相变材料致关重要的 一个特性，是衡量此相变材料能不能直接应用的重要参数之一。由上面讨论可知， Sb₆₀Te₃₀Ti₁₀的结晶温度为212℃，因此取保持力的测试温度点分别为195℃、200℃、205 ℃、210℃，参见图2。这是由于保持力的测试温度点必须在结晶温度以下，保持力是用来 表征非晶态的热稳定性，当测试温度点高于结晶温度时在升温的过程中相变材料已经结晶， 因此不能测试出此非晶态的保持时间。这里失效时间的定义为当薄膜电阻下降到刚升到测 试温度点所对应的初始电阻的一半所对应的时间。经测试可得，在195℃、200℃、205℃、 210℃所对应的失效时间分别为1560s、610s、275s、70s，即温度越低，失效时间越长。

图3中，根据阿列纽斯公式可以推算出保持时间所对应的温度为137℃，比GST(85℃) 高52℃。汽车电子10年保持力为120度，因此基于Sb₆₀Te₃₀Ti₁₀相变材料的相变存储器能 够满足这种需求。在得到10年保持温度的同时，我们也可以得到Sb₆₀Te₃₀Ti₁₀结晶激活能。 Sb₆₀Te₃₀Ti₁₀的结晶激活能为3.5ev，相比于GST(2.3ev)高1.2ev。结晶激活能的增加有利 于非晶态的热稳定性。

图4为实施例1中基于Sb₆₀Te₃₀Ti₁₀薄膜的相变器件单元的电压-电阻曲线。测试所用 电压脉冲为300ns，脉冲下降沿为30ns。从图4可知，从非晶到多晶所需的电压为1.1V， 从晶态到非晶所需的电压为3.5V。因此本实施例的Sb₆₀Te₃₀Ti₁₀纳米复合相变材料可以在电 压脉冲作用实现可逆相变。

本实施例的Sb₆₀Te₃₀Ti₁₀纳米复合相变材料在脉冲激光加热条件下，其结构可在非晶与 多晶之间可逆转变，从而实现光学反射率的可逆转变。

实施例2

制备Sb₇₂Te₁₈Ti₁₀纳米复合相变材料：

本实施例中的纳米复合相变材料采用Sb₇₂Te₁₈合金靶与Ti靶共溅射获得。其具体制备 条件为：在共溅射过程中同时通入纯度为99.999％的Ar气，Sb₇₂Te₁₈靶采用射频电源，Ti 靶采用直流电源，所采用的射频电源功率为25W，所采用的直流电源功率为15W。Sb₇₂Te₁₈靶起辉后，再打开Ti靶电源。共溅射时间为30分钟，薄膜厚度大约在200nm。

将本实施例所获得的Sb₇₂Te₁₈Ti₁₀纳米复合相变材料经检测可知：

从所获得的Sb₇₂Te₁₈Ti₁₀纳米复合相变材料不同升温速率的Sb₈₀Te₁₀Ti₁₀方块电阻与温 度的关系曲线图可知：升温速率越高，结晶温度越高。

所获得的Sb₇₂Te₁₈Ti₁₀纳米复合相变材料的测试温度越低，失效时间越长。

所获得的Sb₇₂Te₁₈Ti₁₀纳米复合相变材料具有10年的保持温度，在得到10年保持温度 的同时，Sb₇₂Te₁₈Ti₁₀的结晶激活能远高于GST(2.3ev)。结晶激活能的增加有利于非晶态的 热稳定性。

所获得的Sb₇₂Te₁₈Ti₁₀纳米复合相变材料可以在电压脉冲作用实现可逆相变；在脉冲激 光加热条件下，其结构可在非晶与多晶之间可逆转变，从而实现光学反射率的可逆转变。

实施例3

制备Sb₅₀Te₃₀Ti₂₀纳米复合相变材料：

本实施例中的纳米复合相变材料采用Sb₅₀Te₃₀合金靶与Ti靶共溅射获得。其具体制备 条件为：在共溅射过程中同时通入纯度为99.999％的Ar气，Sb₅₀Te₃₀靶采用射频电源，Ti 靶采用直流电源，所采用的射频电源功率为25W，所采用的直流电源功率为15W。Sb₂Te 靶起辉后，再打开Ti靶电源。共溅射时间为50分钟，薄膜厚度大约在250nm。

将本实施例所获得的Sb₅₀Te₃₀Ti₂₀纳米复合相变材料经检测可知：

从所获得的Sb₅₀Te₃₀Ti₂₀纳米复合相变材料不同升温速率的Sb₅₀Te₃₀Ti₂₀方块电阻与温 度的关系曲线图可知：升温速率越高，结晶温度越高。

所获得的Sb₅₀Te₃₀Ti₂₀纳米复合相变材料的测试温度越低，失效时间越长。

所获得的Sb₅₀Te₃₀Ti₂₀纳米复合相变材料具有10年的保持温度，在得到10年保持温度 的同时，Sb₅₀Te₃₀Ti₂₀的结晶激活能远高于GST(2.3ev)。结晶激活能的增加有利于非晶态的 热稳定性。

所获得的Sb₅₀Te₃₀Ti₂₀纳米复合相变材料可以在电压脉冲作用实现可逆相变；在脉冲激 光加热条件下，其结构可在非晶与多晶之间可逆转变，从而实现光学反射率的可逆转变。

实施例4

制备Sb₄₅Te₄₅Ti₁₀纳米复合相变材料：

本实施例中的纳米复合相变材料采用Sb₄₅Te₄₅合金靶与Ti靶共溅射获得。其具体制备 条件为：在共溅射过程中同时通入纯度为99.999％的Ar气，Sb₄₅Te₄₅靶采用射频电源，Ti 靶采用直流电源，所采用的射频电源功率为25W，所采用的直流电源功率为15W。Sb₄₅Te₄₅靶起辉后，再打开Ti靶电源。共溅射时间为15分钟，薄膜厚度大约在100nm。

将本实施例所获得的Sb₄₅Te₄₅Ti₁₀纳米复合相变材料经检测可知：

从所获得的Sb₄₅Te₄₅Ti₁₀纳米复合相变材料不同升温速率的Sb₄₅Te₄₅Ti₁₀方块电阻与温 度的关系曲线图可知：升温速率越高，结晶温度越高。

所获得的Sb₄₅Te₄₅Ti₁₀纳米复合相变材料的测试温度越低，失效时间越长。

所获得的Sb₄₅Te₄₅Ti₁₀纳米复合相变材料具有10年的保持温度，在得到10年保持温度 的同时，Sb₄₅Te₄₅Ti₁₀的结晶激活能远高于GST(2.3ev)。结晶激活能的增加有利于非晶态的 热稳定性。

所获得的Sb₄₅Te₄₅Ti₁₀纳米复合相变材料可以在电压脉冲作用实现可逆相变；在脉冲激 光加热条件下，其结构可在非晶与多晶之间可逆转变，从而实现光学反射率的可逆转变。

实施例5

制备Sb₆₉Te₂₃Ti₈纳米复合相变材料：

本实施例中的纳米复合相变材料采用Sb₆₉Te₂₃合金靶与Ti靶共溅射获得。其具体制备 条件为：在共溅射过程中同时通入纯度为99.999％的Ar气，Sb₆₉Te₂₃靶采用射频电源，Ti 靶采用直流电源，所采用的射频电源功率为25W，所采用的直流电源功率为15W。Sb₆₉Te₂₃靶起辉后，再打开Ti靶电源。共溅射时间为20分钟，薄膜厚度大约在160nm。

将本实施例所获得的Sb₆₉Te₂₃Ti₈纳米复合相变材料经检测可知：

从所获得的Sb₆₉Te₂₃Ti₈₅纳米复合相变材料不同升温速率的Sb₆₉Te₂₃Ti₈方块电阻与温 度的关系曲线图可知：升温速率越高，结晶温度越高。

所获得的Sb₆₉Te₂₃Ti₈纳米复合相变材料的测试温度越低，失效时间越长。

所获得的Sb₆₉Te₂₃Ti₈纳米复合相变材料具有10年的保持温度，在得到10年保持温度 的同时，Sb₆₉Te₂₃Ti₈的结晶激活能远高于GST(2.3ev)。结晶激活能的增加有利于非晶态的 热稳定性。

所获得的Sb₆₉Te₂₃Ti₈纳米复合相变材料可以在电压脉冲作用实现可逆相变；在脉冲激 光加热条件下，其结构可在非晶与多晶之间可逆转变，从而实现光学反射率的可逆转变。

实施例6

制备掺Ti的Ti原子百分比含量分别为6％、8％和10％的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料， 以及不掺Ti的Sb₂Te₃相变存储材料。

本实施例中的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料采用Sb₂Te₃合金靶与Ti靶共溅射获得。其具体 制备条件为：在共溅射过程中同时通入纯度为99.999％的Ar气，Sb₂Te₃靶采用射频电源， Ti靶采用直流电源，所采用的射频电源功率为25W，所采用的直流电源功率为15W。Sb₂Te₃ 靶起辉后，再打开Ti靶电源。其中共溅射时间可根据所需相变薄膜的厚度进行调控。本实 施例的Sb₂Te₃相变存储材料采用Sb₂Te₃合金靶溅射获得。

将本实施例所获得的掺Ti的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料和不掺Ti的Sb₂Te₃相变存储材 料经检测获得图5-8：

如图5所示，在升温速率为10℃/min下，纯Sb₂Te₃以及掺不同Ti含量的Ti-Sb₂Te₃薄膜的电阻随温度变化的曲线。由图5可知，纯Sb₂Te₃的初始电阻很低，这是由于沉积态 已经部分结晶。。从结晶温度来看，掺Ti含量越多，结晶温度越高。掺6％Ti、8％Ti、10％Ti 的Ti-Sb₂Te₃薄膜结晶温度分别为176℃、185℃、194℃。从非晶态电阻来看，掺入6％Ti 时，非晶态比纯Sb₂Te₃高一个数量级，而掺入8％Ti、10％Ti，非晶态电阻比掺6％Ti的低。 高低阻比值也随着掺入Ti含量的增加，先增大，后减小。但是掺入6％Ti、8％Ti、10％Ti的 Ti-Sb₂Te₃薄膜的热稳定性均显著提高。

如图6所示，沉积态的纯Sb₂Te₃已经有衍射峰出现，证明其已经部分结晶。而掺入10％Ti 后的Ti-Sb₂Te₃薄膜，没有出现衍射峰，为非晶态。由此可知掺Ti后的Ti-Sb₂Te₃薄膜确实 提高了其结晶温度。从纯Sb₂Te₃和掺10％Ti的Ti-Sb₂Te₃在300℃退火的XRD对比结果可知， 两种晶体具有相同的洐射峰，因此掺Ti后的Ti-Sb₂Te₃晶体结构并没有改变，即没有分相。 不同的是掺Ti后的Ti-Sb₂Te₃，衍射峰强变弱了，这表明掺杂后，其晶粒减小。

如图7所示，根据阿列纽斯公式可以推算出掺10％Ti的Ti-Sb₂Te₃保持时间所对应的 温度为105℃，比GST(85℃)高20℃。而消费型电子对保持力的要求是80℃下保存10年， 因此掺10％Ti的Ti-Sb₂Te₃满足其要求。

如图8所示，基于掺10％Ti的Ti-Sb₂Te₃相变材料的相变存储器件所得到的电阻与电压 曲线。由图4可知，在100ns的时候需要的Set与Reset电压分别为1V和3.3V。脉冲宽 度变小后，依然能够实验Set与Reset操作，但是Set操作所需电压有所增加。因此基于 掺10％Ti的Ti-Sb₂Te₃相变材料的相变存储器件具有较高的结晶速率，能够在纳秒数量级实 现非晶态与晶态的可逆转变。

实施例7

制备掺Ti的Ti原子百分比含量分别为2％的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料。

本实施例中的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料采用Sb₂Te₃合金靶与Ti靶共溅射获得。其具体 制备条件为：在共溅射过程中同时通入纯度为99.999％的Ar气，Sb₂Te₃靶采用射频电源， Ti靶采用直流电源，所采用的射频电源功率为25W，所采用的直流电源功率为15W。Sb₂Te₃靶起辉后，再打开Ti靶电源。其中共溅射时间可根据所需相变薄膜的厚度进行调控。本实 施例的Sb₂Te₃相变存储材料采用Sb₂Te₃合金靶溅射获得。

将本实施例所获得的掺Ti的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料经检测可知：

掺2％Ti的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料中，Ti原子替代Sb原子的位置，且没有分相。

掺2％Ti的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料采用电脉冲作用实现电阻率的可逆转变。

掺2％Ti的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料采用激光脉冲作用实现光学反射率的可逆转变。

掺2％Ti的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料，非晶态电阻比纯Sb₂Te₃高一个数量级。

掺2％Ti的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料的结晶温度得到大幅度提升，热稳定性显著提高， 数据保持力增强。

掺2％Ti的所述Ti-Sb₂Te₃相变存储材料的熔点和热导率降低。

从掺2％Ti的Ti-Sb₂Te₃和纯Sb₂Te₃在300℃退火的XRD对比结果可知，两种晶体具有 相同的洐射峰，因此掺Ti后的Ti-Sb₂Te₃晶体结构并没有改变，即没有分相。不同的是掺 Ti后的Ti-Sb₂Te₃，衍射峰强变弱了，这表明掺杂后，其晶粒减小。

基于掺2％Ti的Ti-Sb₂Te₃相变材料的相变存储器件所得到的电阻与电压曲线可知，基 于掺2％Ti的Ti-Sb₂Te₃相变材料的相变存储器件具有较高的结晶速率，能够在纳秒数量级实 现非晶态与晶态的可逆转变。

实施例8

制备掺Ti的Ti原子百分比含量分别为20％的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料。

本实施例中的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料采用Sb₂Te₃合金靶与Ti靶共溅射获得。其具体 制备条件为：在共溅射过程中同时通入纯度为99.999％的Ar气，Sb₂Te₃靶采用射频电源， Ti靶采用直流电源，所采用的射频电源功率为25W，所采用的直流电源功率为15W。Sb₂Te₃靶起辉后，再打开Ti靶电源。其中共溅射时间可根据所需相变薄膜的厚度进行调控。本实 施例的Sb₂Te₃相变存储材料采用Sb₂Te₃合金靶溅射获得。

将本实施例所获得的掺Ti的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料经检测可知：

掺20％Ti的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料中，Ti原子替代Sb原子的位置，且没有分相。

掺20％Ti的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料采用电脉冲作用实现电阻率的可逆转变。

掺20％Ti的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料采用激光脉冲作用实现光学反射率的可逆转变。

掺20％Ti的Ti-Sb₂Te₃相变存储材料的结晶温度得到大幅度提升，热稳定性显著提高， 数据保持力增强。

掺20％Ti的所述Ti-Sb₂Te₃相变存储材料的熔点和热导率降低。

从掺20％Ti的Ti-Sb₂Te₃和纯Sb₂Te₃在300℃退火的XRD对比结果可知，两种晶体具有 相同的洐射峰，因此掺Ti后的Ti-Sb₂Te₃晶体结构并没有改变，即没有分相。不同的是掺 Ti后的Ti-Sb₂Te₃，衍射峰强变弱了，这表明掺杂后，其晶粒减小。

根据阿列纽斯公式可以推算出掺20％Ti的Ti-Sb₂Te₃保持时间所对应的温度比GST(85 ℃)高。而消费型电子对保持力的要求是80℃下保存10年，因此掺20％Ti的Ti-Sb₂Te₃满 足其要求。

基于掺20％Ti的Ti-Sb₂Te₃相变材料的相变存储器件所得到的电阻与电压曲线可知，基 于掺20％Ti的Ti-Sb₂Te₃相变材料的相变存储器件具有较高的结晶速率，能够在纳秒数量级 实现非晶态与晶态的可逆转变。

本发明实施例的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。 这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例 的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精 神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他基底、 材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进 行其他变形和改变。