《多元硫族超晶格相變存儲材料的生長動力學與性質研究》是依託福州大學，由薩百晟擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多元硫族超晶格相變存儲材料的生長動力學與性質研究
- 依託單位：福州大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：薩百晟
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為存儲介質，具有超晶格結構的新型多元硫族超晶格相變存儲材料有望極大提高下一代相變電存儲器的存儲性能。然而，由於超晶格的生長機理尚不明確，限制了多元硫族超晶格相變存儲材料和器件的設計與套用。其中，超晶格組分之間能夠形成范德瓦爾斯鍵的根本原因尚不清楚，但其決定了超晶格生長的“第一步”能否發生；超晶格組分之間的各種性質的匹配程度對超晶格生長過程也會起到決定性影響，其內在機理也不清楚。本項目採用從頭計算分子動力學方法、范德瓦爾斯修正的密度泛函理論與雜化泛函等先進理論計算方法，以超晶格生長的“第一步”作為切入點，模擬超晶格的生長動力學過程，探究超晶格組分間性質的匹配程度對超晶格生長過程的影響，構建其生長動力學模型；闡明超晶格中的范德瓦爾斯鍵在其可逆相變結構演化過程中的作用機制，建立其可逆相變機理模型；為開發基於多元硫族超晶格相變存儲材料的新型相變存儲器提供理論基礎。
結題摘要
通過范德瓦爾斯作用力，將兩種或多種二維層狀材料結合而形成的超晶格材料可以綜合各個組元的優異性質，並可能產生新奇的物理、化學特性。以GeTe-Sb2Te3為代表的多元硫族超晶格相變存儲材料表現出許多新奇的電子行為特徵並具有極為優異的相變存儲性能，理解其超晶格特徵結構的生長機理，可以為相關的多元硫族超晶格材料的進一步發展與套用提供理論基礎。首先，我們通過先進密度泛函理論計算篩選，輔以自主構建的多尺度自動全流程計算系統，獲得了范德瓦爾斯修正泛函對於多元硫族超晶格相變存儲材料的描述準確性，確定了幾種可用於準確預測多元硫族超晶格材料的計算方法。其次，結合基於第一性原理的分子動力學、晶格動力學和化學鍵分析，發現多元硫族超晶格中的具有X–A–A–X (A = Si, Ge, Sn, Pb、X = Se, Te)堆垛方式的二維硫族化合物不僅可以獨立穩定的存在，並且具有優異的新奇電子特性，其存在是形成多元硫族超晶格材料的關鍵因素。第三，通過研究組成超晶格的各個二元硫族化合物的各種晶體學參數與物理、化學性能的匹配程度，探究了形成超晶格的決定性影響因素，獲得了多元硫族超晶格材料的生長規律，並初步將其拓展到了多元硫族異質結材料體系中。我們的研究對於推動基於二維層狀多元硫族半導體材料與相關存儲器件的深入研究具有較大的理論指導意義。通過本項目的研究，在Nanoscale、Inorganic Chemistry、Nano Research、Journal of Materials Chemistry C、ACS Applied Materials & Interfaces等高水平國際期刊上共發表相關學術論文16篇，其中申請人作為第一或通訊作者論文13篇，ESI高被引論文1篇。項目執行期間，申請人晉升為副教授，入選2017年度福建省高校傑出青年科研人才計畫。
