信息存儲合金鍺銻碲高速晶化動力學研究

《信息存儲合金鍺銻碲高速晶化動力學研究》是依託吉林大學，由張繩百擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：信息存儲合金鍺銻碲高速晶化動力學研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張繩百
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

相變信息存儲合金因其非晶相與亞穩晶相高速可逆切換且大光電信號對比，在光存儲和下一代非揮發微電子存儲具有重要技術價值。與非晶化相比，晶化過程占據相變循環90%以上時間，因而是提高該技術性能最為關鍵的物理過程。然而，目前人們對相變存儲材料晶化機制的認識尚處於初步探索階段，這顯著制約了新材料開發及相關存儲技術的快速發展。本項目在申請人良好前期研究基礎上,擬利用第一性原理分子動力學及超快光譜技術，嘗試建立最具代表性的信息存儲合金GeSbTe的晶化動力學微觀原子模型。具體研究內容包括GeSbTe各相靜態結構的光電信號、晶格振動特性與其電子結構關聯的理論研究；熱效應誘導的晶化過程分子動力研究;兼容考慮電子激發效應、電場效應影響的晶化過程分子動力學研究；晶化動力學的超快光譜實驗驗證研究。通過上述探索明晰相變存儲合金晶化動力學微觀原子機制及規律，為我國在該領域材料設計及存儲技術的自主創新提供重要建議。

結題摘要

晶化過程是影響相變存儲器件核心物理過程，其時間一般比非晶化過程長一個數量級，因而決定相變存儲器件的整體工作速度。本項目的最終目標是通過深刻理解相變存儲材料的結晶微觀原子圖像，為我國在該領域材料設計及存儲技術自主創新提供智力支持。本項目基於第一性原理方法和相關實驗技術在探索旗艦材料體系GeSbTe晶化動力學規律基礎上，探索了GeCuTe、SiSbTe、CGeSbTe、GeTe/Sb2Te3超晶格等新型相變存儲材料超快相變機理；開發了全新TiSbTe超快晶化相變存儲材料，晶化速度被韓國三星公司和史丹福大學列為領域重要指標，其中過度金屬調控相變循環研究思路助力我國科學家在《科學》雜誌上的重大發現，同時助力我國TiSbTe相變存儲積體電路晶片的自主創新。在項目的資助下，課題負責人張繩百教授與課題核心承擔人李賢斌副教授在包括Nature Comm.、Phys. Rev. Lett.、Nanotoday、Acta Mater. 等著學界頂級期刊上發表SCI研究論文21篇。上述成果作為特邀報告在國際半導體物理大學、中國半導體物理會議、中德電子存儲材料會議做演講，受到國際同行的廣泛關注，根據谷歌學術統計相關研究論文過去四年一共引用239次。研究成果曾被《科學通報》、《材料人》、《材料牛》等科學媒體報導4次。在人才培養方面，博士生王丹獲吉林大學學術菁英一等獎；博士生王雪鵬在33屆國際半導體物理大會和英國劍橋大學舉辦的歐洲相變存儲學會會議上獲最佳學生報告獎。