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新材料技术

本发明公开了一种二维材料相变存储单元，包括衬底，从下到上依次设置于衬底上方的下电极、相变层、上电极，以及二维材料层，二维材料层设置于相变层与所述下电极的接触面，还设置于相变层与上电极的接触面。本发明中采用的二维材料具有非常小的热导率，除了界面形成的热阻，其本身也能减小热量的散失，降低写入电流，提高电热效率；二维材料层还具有很好的机械力学性能，如高弹性系数，高抗压性能和断裂强度等，能起到缓冲的作用，在相变过程中，相变层受到的热膨胀挤压应力及应变更小，因此能有效减小相变温升过程中相变层与电极层之间的应力应变，提高器件的寿命及擦写次数。

相变存储器的工作原理是基于相变材料在晶态和非晶态时的巨大电阻差异，其中晶态表现为低阻，非晶态表现为高阻，可分别表示二进制状态“0”，“1”。相变存储器工作时，以电脉冲作为激励施加在相变单元上电极，对相变材料进行欧姆加热，使其达到结晶的晶化温度，或变为非晶的熔化温度。由于相变存储器是依靠电热效应工作的存储器件，电热效率就成为很重要的问题。目前，写电流偏高，能耗较大正是阻碍相变存储器广泛应用的因素之一，特别是在高密度存储的发展趋势下，过大的写入电流问题会引起单元间热串扰等问题。另外，在相变温升过程必定伴随着材料的热膨胀，从而造成内部较大的应力应变，这会使材料及结构受到损坏引起失效，减少器件的擦写次数，特别是温度最高的相变层。因此，相变存储器中电热效率和热应力是相变存储器设计及制造必须考虑的问题。

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