《原子團簇校正法研究Ge2Sb2Ge5的結構及相變動力學過程》是依託復旦大學，由王松有擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：原子團簇校正法研究Ge2Sb2Ge5的結構及相變動力學過程
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王松有
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
材料相變的研究是材料科學中的重要研究課題之一，其廣闊的套用前景和多方面的微妙性質引起了國內外研究者的研究興趣。相變材料是相變存儲的核心，而材料微觀結構及其變化是了解相變機制的關鍵。本項目擬採用第一性原理計算的分子動力學，以具有廣泛套用前景的沿GeTe-Sb2Te3偽二元合金線構成的硫系化合物材料Ge2Sb2Te5（GST）作為研究對象，利用原子團簇校正方法，研究GST從液態-非晶態,液態-晶態的相變過程中微觀結構演變及其性質的變化規律。根據分子動力學過程實時監視相變的動態過程，從而可以直觀理解相變存儲的機理。通過研究，揭示GST在相變過程中的微觀結構變化的動力學機制，確定晶態GST的原子結構，為相變材料的設計和套用提供幫助。
結題摘要
相變存儲器技術作為最具潛力的下一代非易失性半導體存儲技術之一, 在工業界和學術界都引起了廣泛關注, 與其相關的基礎研究也成為當前的熱點領域之一。 相變存儲器中最為核心的是沿GeTe-Sb2Te3偽二元合金線構成的硫系化合物材料Ge2Sb2Te5（GST）為基礎的相變材料, 而相變材料的微觀結構及其隨溫度的變化是了解相變機制的關鍵。本項目在國家自然科學基金的支持下，對多種相變材料Ge2Sb2Te5、Ge3Sb2Te6、GexTe1-x、Ga16Sb84、Sb2Te3和單質Sn在不同溫度下的微觀結構及其隨溫度的變化規律及其相變機制進行系統研究。取得的主要成果如下： 1、通過動力學模擬和原子團簇校正法研究了快速降溫過程中Ge2Sb2Te5和Ge3Sb2Te6的結構變化。不同於以往的研究方法，團簇校正法能更好地反映體系的短程和中程結構。結果表明非晶化過程中部分Ge為中心的團簇由八面體結構轉化為四面體，Sb為中心的團簇由四面體轉化為八面體結構；四面體在液態和過冷液態中呈現聚集現象，而六配位八面體則在非晶態中呈現聚集現象。本研究有助於理解非晶態的形成過程和具體結構，對於相變材料的套用具有重要意義。 2、分析了不同組分GexTe1-x快速冷卻過程中的結構變化，討論了其中四面體和八面體的形成機理。同時和實驗相結合，著重研究了Ge60Te40這一組分的光學性質和結構演變。 3、研究了新型相變材料Ga16Sb84相變過程前後光學性質和微觀結構的變化。同時通過理論模擬證實了其晶態和非晶態具有相似的短程局域有序結構，這或許是相變能夠迅速發生的一個原因。 4、系統地研究了Sb2Te3在不同溫度下的動力學性質和局域結構。原子數密度和均方根位移結果表明Sb2Te3隨著溫度的降低經歷了三種狀態變化：液態、過冷液態和玻璃態。通過分析Sb2Te3周圍的化學環境和鍵角分布函式，發現在Sb2Te3體系中最可能出現的短程結構是扭曲八面體，並且這些八面體結構是通過四環連線起來的。 5、提出了一種利用光學方法研究單質元素Sn在固-液相變過程中熔點溫度的測量方法。從理論上分析了在熔點附近體系從有序結構到無序結構的相變機制。通過上述研究，揭示相變存儲材料在相變過程中的微觀結構的演變和相變動力學機制，為相變材料的設計和套用提供了有益的幫助。
