相变存储器由于其快速的开关速度和高密度的存储特性，是下一代非易失性存储器件的候选之一。相变存储材料（PCM）作为功能部分，决定着相变存储器的主要性能。在RESET操作时，PCM可以在几纳秒内退火冷却为非晶态；在SET操作时，非晶态PCM则通常需要数十纳秒来转变为晶态。与RESET相比，SET过程非常耗时，这严重限制了缓存类型内存的切换速度。因此，缩短PCM的结晶时间可以有效地提升相变存储器的工作效率。

针对上述问题，华中科技大学光学与电子信息学院ISMD团队通过第一性原理分子动力学方法模拟了相变存储材料Ge₁₅Sb₈₅在压力驱动下的结晶行为，以便进一步调控其结晶速度。研究表明非晶态Ge₁₅Sb₈₅主要由五环构成，而其晶态则由四环和六环构成。在压力驱动下，扭曲的五环先通过空间调整而转变为特定构型的五环；然后有序的五环通过化学键的交换而最终转变为四环或者六环。该工作对高速相变存储器的应用和设计具有重要意义。

该工作以“Ultrafast crystallization mechanism of amorphous Ge15Sb85 unraveled by pressure-driven simulations”为题发表于老牌材料期刊Acta Materialia上。论文第一作者为乔崇博士，通讯作者为徐明教授，该工作也受到复旦大学王松有教授，美国爱荷华州立大学王才壮和何启明教授的指导。此外，相同作者团队还研究了非晶态Te的结构和电子性质，用于揭示相变存储材料基本性能的结构起源，并以“Structure, bonding nature and transition dynamics of amorphous Te”为题发表在Scripta Materialia上。

论文基本信息及网页链接：

C. Qiao, K. Bai, M. Xu, S. Wang, C.-Z. Wang, K.-M. Ho, X. Miao, M. Xu. Ultrafast crystallization mechanism of amorphous Ge₁₅Sb₈₅ unraveled by pressure-driven simulations, Acta Mater 216  (2021) 117123.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645421005036?via%3Dihub#!

C. Qiao, M. Xu, S. Wang, C.-Z. Wang, K.-M. Ho, X. Miao, M. Xu. Structure, bonding nature and transition dynamics of amorphous Te, Scripta Materialia 202  (2021) 114011.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359646221002918