本发明属于信息存储的相变材料技术领域，具体涉及一种多级相变类超晶格薄膜材料，尤其涉及一种用于高密度信息存储的C/Sb2Te3类超晶格薄膜材料及其制备和应用。本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种C/Sb2Te3类超晶格薄膜材料及其制备和应用，该材料在结晶过程中会出现非晶态、中间态和结晶态三个不同的相，以此来实现多级相变，使得该类材料具有更高的存储密度。本申请公开的多级相变C/Sb2Te3类超晶格薄膜材料与Sb2Te3材料相比具有较高的非晶态电阻和晶态电阻，并且C/Sb2Te3材料的第二次相变温度高于Sb2Te3材料的相变温度，其10年数据保持温度达到107℃，高于Sb2Te3材料的26.9℃，本申请公开的多级相变C/Sb2Te3类超晶格薄膜材料具有较高的产业应用价值。

本发明的技术方案为：一种C/Sb2Te3类超晶格薄膜材料，其是将C层和Sb2Te3层在基层材料上交替沉积复合而成，该材料的结构表达通式为：[C(xnm)/Sb2Te3(ynm)]a，其中，x nm为单层C层的厚度且0nm

本发明属于信息存储的相变材料技术领域，具体涉及一种多级相变类超晶格薄膜材料，尤其涉及一种用于高密度信息存储的C/Sb2Te3类超晶格薄膜材料及其制备和应用。

近年来，随着我国电子信息产业的飞速发展，作为集成电路的重要部分的存储器受到了人们的广泛关注，寻找一种高稳定性、低功耗的半导体存储器逐渐成为一项热门课题。半导体存储器可分为易失性存储器和非易失性存储器。易失性存储器是指断开电源连接后，无法保留工作数据的存储器，这种存储器不具备断电保存能力。非易失性存储器是指电源连接断开时，仍然能保留工作数据的存储器。相变存储器(PCM)作为一种利用相变材料在晶态和非晶态之间转变产生的较大电阻差异进行存储的新型非易失性存储器，在数据存储领域拥有良好前景。

相变存储器中最核心的部分便是以硫系化合物为基础的相变材料。作为目前公认的最成熟的相变材料，Ge2Sb2Te5仍有其不足之处，如结晶温度(～160℃)和十年数据保持温度(～85℃)较低、熔点高(～630℃)、结晶电阻低(～102Ω)。与Ge2Sb2Te5合金相比，Sb2Te3具有结晶速度快的优点，但由于其热稳定性很差，因此Sb2Te3合金不能直接用于PCM中。类超晶格结构可以结合不同复合材料的性能，并具有较低的热导率，有利于提高加热效率，从而获得更优异的相变性能。Lu等人研究的GaSb/Sb2Te3类超晶格薄膜，与传统GST薄膜相比具有更高的结晶温度和更小的非晶态到晶态相变的密度变化，同时，基于GaSb/Sb2Te3的相变存储器具有更快的开关速度和更低的功耗。Kwon等人研究的Sb2Te3/GeTe超晶格薄膜有效跨平面热导率比GST降低了约四倍。但是以上材料只呈现出非晶态到晶态的转变，即传统的两态存储，其存储密度有限。

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种C/Sb2Te3类超晶格薄膜材料及其制备和应用，该材料在结晶过程中会出现非晶态、中间态和结晶态三个不同的相，以此来实现多级相变，使得该类材料具有更高的存储密度。

江苏理工学院是省属全日制普通高校，地处被誉为“千载读书地，现代创新城”的国家历史文化名城、长江三角洲重要的现代制造业基地——江苏省常州市。学校创建于1984年，历经常州职业师范学院、常州技术师范学院、江苏技术师范学院等时期，2012年更名为江苏理工学院。学校是硕士学位授予单位、教育部本科教学工作水平评估优秀单位、全国首批职教师资培训重点建设基地和江苏省首批决策咨询研究基地。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1.本申请公开的多级相变C/Sb2Te3类超晶格薄膜材料与传统的相变薄膜材料相比，C/Sb2Te3类超晶格薄膜材料结晶过程中出现了非晶态、中间态和结晶态三个不同的相，呈现出3个不同的电阻值，相较于传统的两态存储，本申请公开的多级相变C/Sb2Te3类超晶格薄膜材料具有更高的存储密度，能够应用于多级相变存储器；

2.本申请公开的多级相变C/Sb2Te3类超晶格薄膜材料是基于结晶过程中出现了三个不同的相来提高存储密度的，与现有技术中完全依靠不同相变材料的复合制备的多级相变薄膜材料相比，由于本申请中仅有Sb2Te3是相变材料，而C层为非相变材料，所以成分相对来说比较简单，具有结晶过程易于控制的特性，不易出现偏析的情况；

3.本申请公开的多级相变C/Sb2Te3类超晶格薄膜材料是以C材料为基础制成的薄膜材料，具有表面光滑的特性，多层复合后可提高薄膜的致密性，且重复数个溅射周期制成的多层材料，相比于复合层数较少的薄膜材料而言，具有热导率低的特性，有利于降低材料功耗；

4.本申请公开的多级相变C/Sb2Te3类超晶格薄膜材料与Sb2Te3材料相比具有较高的非晶态电阻和晶态电阻，并且C/Sb2Te3材料的第二次相变温度高于Sb2Te3材料的相变温度，其10年数据保持温度达到107℃，高于Sb2Te3材料的26.9℃，本申请公开的多级相变C/Sb2Te3类超晶格薄膜材料具有较高的产业应用价值。

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