《相變存儲材料GeSbTe中空位的研究》是依託廈門大學，由孫志梅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：相變存儲材料GeSbTe中空位的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫志梅
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多元硫族化合物（GeSbTe）是重要的光存儲和電存儲材料，數據存儲是利用GeSbTe非晶和晶相（立方）之間的可逆相變來實現的。GeSbTe已在光存儲技術中得到了廣泛的套用，而且即將在相變隨機存儲器（PCRAM）中得到重要套用。然而可逆相變存儲的微觀機理和可逆相變過程中的結構演化，尤其是立方相中空位的電子起源和作用至今仍不清楚。因此，對提高相變材料的存儲性能和尋求新相變材料缺乏必要的理論指導。本項目採用第一性原理和量子分子動力學方法並結合實驗研究GeSbTe的立方相中空位的電子起源，明確空位有序、無序排列對GeSbTe結構和性能的影響；研究可逆相變過程中的結構演化，明確空位濃度對GeSbTe非晶局域結構的影響和對可逆相變的作用。從電子和原子層次上理解可逆相變存儲機理，為相變材料的改性和探索新材料奠定理論基礎。
結題摘要
本項目以重要的光/電存儲相變材料Ge-Sb-Te (GST) 合金為研究對象，針對其中的關鍵科學問題，包括本徵空位對晶相結構和非晶局域結構及其物理性能的影響、空位在非晶與晶相之間快速可逆相變中的作用等基本問題，開展了系統、深入的研究，取得了一系列創新性成果：（1）闡明了Ge2Sb2Te5及GeTe合金壓力誘導的非晶化-晶化過程中的結構演化規律，明確了本徵空位在可逆相變中的重要作用，為設計性能更好的相變存儲材料奠定了理論基礎；（2）揭示了GST晶相中本徵空位的物理本質及作用，闡明了相變存儲材料晶相的精細結構和化學鍵特徵，建立了GST晶相的缺陷結構與物理性質的關聯，為探索新型相變存儲材料奠定了理論基礎；（3）闡明了空位等點缺陷對Ge2Sb2Te5合金非晶局域結構及其穩定性的影響，建立了非晶局域結構特徵與快速可逆相變的關係，為探索擦寫速度快、穩定性好和壽命長的相變存儲材料提供了理論基礎；（4）揭示了六方GST的拓撲絕緣性，設計並預測了GeTe/Sb2Te3超晶格的拓撲絕緣特性，拓展了拓撲絕緣體的類型，為發展兼具自旋電子學、量子計算和相變存儲特性的新型器件提供了理論基礎；（5）發明了一種在室溫下從含鍺、銻、碲離子的水溶液中電化學沉積製備Ge-Sb-Te三元相變材料納米薄膜的方法。三年來共發表SCI論文18篇，包括2篇PNAS，1篇Phys. Rev. Lett.，2篇Phys. Rev. B, 2篇EPL和1篇PCCP等，申請國家發明專利2件，應邀在MRS (美國材料年會) 和NVMTS (非易失存儲技術研討會) 等重要國際會議上做大會報告或邀請報告6次，為提升我國在相變存儲研究領域的國際地位做出了重要貢獻。
