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金掺杂揭示空位在GeTe相变过程中所扮演的“角色”

作者:冯金龙 时间:2018-03-14 点击数:

与传统“flash”存储器相比,相变存储器有读写速度快、两态电阻差异大及更好的等比缩小特性等优点,相变存储器也因此成为下一代非易失存储器的有力竞争者之一。相变存储的物理原理为相变材料可以在晶态(低阻态)和非晶态(高阻态)之间通过施加电脉冲实现可逆变换。多年来,光学与电子信息学院缪向水教授团队一直致力于相变存储材料的研究并已获得诸多进展。近日,缪向水教授团队开展了空位缺陷在相变材料快速相变过程中作用的研究。

缪向水教授团队开创性地利用金原子填充的方式来控制空位数量(图1),对不同空位浓度的相变单元进行的电学测试(图2)表明,空位的减少使得其非晶化的过程越来越艰难。将逾渗理论和相变过程的结合(图3)成功地解释了这一现象的起因:空位的存在导致材料内部原子配位数的减少,这降低了材料非晶化的阈值,从而提升了其非晶化的速度并降低了该过程的功耗。该工作为研究相变材料提供了新视角,相关研究“Gold fillings unravel the vacancy role in the phase transition of GeTe”已经发表于AIP期刊Applied Physics Letters 112, 071902 (2018)。程晓敏教授、徐明教授为共同通讯作者,博士研究生冯金龙为第一作者。该研究获得了国家重点研发计划(No. 2017YFB0701700)以及国家自然科学基金(Nos. 61474052,61376130,& 51772113)的资助。


1 金原子占据GeTe空位的实验和计算证明

2 相变单元示意图及不同空位含量的GeTe相变单元的电学测试结果

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3 基于逾渗理论解释空位在非晶化过程中的作用

缪向水教授团队研究方向包括相变存储器、忆阻器、磁性材料及器件测试等多个方面。研究获得国防项目、863项目及国家自然科学基金等多个项目的支持。

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