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研究所在相变存储方向获得一系列重要进展

【来源: | 发布日期:2018-06-07 】

相变存储器是最有希望取代闪存的候选技术之一。华中科技大学缪向水课题组在研究相变存储方向上积累了十多年的经验,先后承担了一系列如863等重大国家级项目。在2017年一年,缪课题组主持或参与了国家02专项子课题、国家重点研发计划、基金委面上项目等,仅在相变存储器方向上新增项目合同经费达2000万元左右。通过全体师生的共同努力,课题组在近几个月中取得一系列重要的科研进展。

相变存储器(phase change memory, PCM)利用硫系化合物晶体和非晶之间的快速切换来进行信息的擦写,在晶体管摩尔定律即将结束时,这种新兴的技术有望延续甚至突破摩尔定律。缪课题组一向致力于研究高稳定性、高读写速度、高集成度的相变存储和选通管材料,以便它能服务于下一代的3D存储技术(即3D XPoint技术)。(一)为了获得续航能力更强的相变存储材料,课题组硕士生吴倩倩徐萌(共同一作)研发了一种相变密度变化低至3%的材料(原为7%),从源头上改善了PCM的稳定性。该成果发表在Adv Electr Mater上,徐明教授和缪向水教授为通讯作者。(二)集成度高的3D XPoint离不开性能优异的选通器件,课题组博士生林琪(一作)制备多层GeSe材料的选通管性能达到了世界先进水平,该成果发表在微电子器件顶级期刊IEEE Elect Dev Lett上,童浩副教授和缪向水教授为该文的通讯作者。

对相变存储材料的“基因”探索是改善器件性能的基础。缪课题组在国家重点研发计划“材料基因工程”的支持下,对相变材料的一系列结构基因进行了深入探索。(一)徐明教授(一作)与上海高压所、德国亚琛工大合作,发现压力能改变PCM成键的性质。文章发表在J Phys Chem C上;(二)研究所博士生冯金龙(一作)利用金填充实现了对空位的研究,发现空位在PCM的相变过程起着极其重要的作用,论文发表在Appl Phys Lett上,程晓敏教授和徐明教授为该文的通讯作者。(三)研究所与复旦大学王松有教授课题组合作,首创性地利用“原子团簇校正法”研究PCM的局部结构,取得了一系列有趣的结果,结果分别发表在Phys Chem Chem Phys、J Mater Chem C、AIP advSci Rep上,徐明教授为以上论文的共同通讯作者。

为了保证研究的前沿性,研究所师生对相变材料的新结构、新特性、新应用进行了开创新的研究。(一)博士生季宏凯(一作)创新性地将PCM用在了纸面印刷显示上,得到的多色显示效果很好的还原的现实色彩且不受观察角度的影响。论文发表在AIP Adv上。(二)博士生杨哲钱航(各为一作)分别研究了超晶格PCM的一系列物理特性,各发表了一篇Sci Rep童浩副教授或缪向水教授为以上文章的通讯作者。

附-研究所近期在相变存储方向发表的论文:

1. M. Xu, et al., AIP Adv 8, 17435 (2018)

2. Q. Wu, et al., Adv Electr Mater (2018) DOI: 10.1002/aelm.201800127

3. C. Qiao et al., J Mater Chem C 6, 5001 (2018)

4. Y. R. Guo et al., Phys Chem Chem Phys 20, 11768 (2018)

5. J. Feng, et al, Appl Phys Lett 112, 071902 (2018).

6. Q. Lin, et al, IEEE Electr Dev Lett 39, 496 (2018).

7. H. Qian, et al., Sci Rep 8, 468 (2018).

8. Z. Yang, et al., Sci Rep 7, 17353 (2017).

9. H.-K. Ji, et al., AIP Adv 7, 125024 (2017).

10. M. Xu et al., J Phys Chem C 121, 25447 (2017).