Ge-Sb-Te基相变存储材料的相平衡与相转变研究
批准号:
52071011
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李长荣
依托单位:
学科分类:
金属材料设计、计算与表征
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李长荣
中文摘要
Ge-Sb-Te合金是目前最为理想的相变存储器材料之一,在探索各类新型相变存储材料的同时,现有成熟材料的各项性能仍需不断提升,以发挥出全新的功能。本项目拟针对掺杂改性的Ge-Sb-Te基相变存储材料,以Ge-Sb-Te-Me(Me=Sc,Se,Ti)多元合金体系为主要研究对象,特别是对于该多元体系所包含的二元和三元基础体系,依据实验测定的相平衡关系和热化学性质,优化和建立热力学数据库。在此基础上,研究掺杂元素在主体相中的溶解度及其随温度和成分的变化;分析高阻值非晶态亚稳相和低阻值多晶态稳定相的生成条件和转化过程;探讨相变材料与限制材料、电极材料、加热材料构成的堆叠膜层间的界面反应生成相的形核驱动力和反应析出序列。利用热力学函数与稳定平衡和亚稳平衡之间、热力学函数与生成相形核驱动力和生成驱动力之间的内在联系,获得理想微观结构的有效形成条件和组织演化规律,促进相变存储材料的快速研究与发展。
英文摘要
In order to accommodate the rapid development of artificial intelligence, big data analytics and supercomputing, the traditional mode for data storage and processing demands a fundamental change. The phase-change random access memory is the next generation of the most attractive nonvolatile memory with high speed and high density, and at present Ge-Sb-Te based alloy is one of the most ideal phase-change materials. While exploring all kinds of new phase-change memory materials, the properties of existing materials still need to be improved continually to play new functions. The present study focuses on doping and improving Ge-Sb-Te based phase-change memory materials, taking the Ge-Sb-Te-Me ( Me = SC, Se, Ti ) multi-component system as the main research object. Especially for the binary and ternary basic systems included in this multi-component alloy system, based on the experimental measurements on phase equilibrium relations and thermochemical properties, a specialized thermodynamic data base is to be optimized and developed. On this basis, it is planned to investigate the solubility of the doping element in the main phase and its variation with operating temperature and alloy composition, to analyze the formation condition and the transformation process of the amorphous metastable phase with high resistance and the polycrystalline stable phase with low resistance, and to explore the nucleation driving forces and the precipitation sequence of the formation phases between the stacking layers of the phase-change material with the confine material, electrode material, heating material, and so on. Taking into account of alloy composition design, process temperature optimization, microstructure morphology control and service performance analysis, and making use of the intrinsic connections between the thermodynamic functions and the stable as well as meta-stable equilibrium relations and between the thermodynamic functions and the nucleation as well as formation driving forces, the effective formation conditions and evolution regularities for ideal microstructures can be obtained, so that to promote profound studies on the interdependencies of composition, microstructure and performance of phase-change memory materials.
为了适应人工智能、大数据分析、超级计算等迅速发展,传统数据存储与处理模式需要发生根本性的变化,相变存储器是下一代最具吸引力的高速度和高密度非易失性存储器。Ge-Sb-Te(GST)合金是目前最为理想的相变存储器材料之一,在探索各类新型相变存储材料的同时,现有成熟材料的各项性能仍需不断提升,以发挥出全新功能。.本项目针对掺杂改性的GST基相变存储材料,以Ge-Sb-Te-Me(Me=Sc,Se,Ti)多元合金体系为主要研究对象,特别是对于该多元体系所包含的二元和三元基础体系,依据实验测定的相平衡关系和热化学性质,优化和建立了热力学数据库。利用热力学函数与稳定/亚稳平衡关系以及生成相形核/生成驱动力的内在联系,分析高阻值非晶态亚稳相和低阻值多晶态稳定相的生成条件和转化过程,获得理想微观结构的有效形成条件和组织演化规律,促进相变存储材料的组成、结构、性能相互依赖关系的深入研究。.目前,已对含Sc的二元系(如Sc-Sb和Sc-Te)以及由元素掺杂改性构成的三元系(如Ge-Sb-Te、Si-Sb-Sc、Ge-Sb-Sc、Si-Sb-Te、Al-Sb-Te、Si-Sb-Cu、Ge-Te-Cu和Nd-Fe-Al)进行了实验测定及热力学参数优化。特别是发现并研究了未知化合物Sc4Sb2.52的晶体结构以及热容、熵、焓和吉布斯自由能关系;研究了Sb6Si14Te80大块非晶的玻璃形成能力、热稳定性和非等温结晶动力学。.研究GST基相变存储材料体系的相平衡基础与相转变过程,突出的特点是将相平衡热力学基础研究与相变存储材料应用研究相结合,不但可以全面表征相应合金体系本身存在的稳定成分空间和相平衡关系,而且还可以为GST基相变存储材料体系中掺杂元素的优化组合、多晶相与非晶相的协同调控、生成相的形核驱动力以及相变层与限制层之间的界面反应等提供必要的相平衡实验数据和热力学理论基础,充分发挥相平衡信息在材料设计和应用中的指导作用。
Nb/Mo-Si基超高温材料体系的相关系与合金化研究
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批准号:51571019
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2015
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负责人:李长荣
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依托单位:
(□,Ce)(Co,Fe)4Sb12方钴矿热电材料体系的相平衡与相稳定性研究
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批准号:51271027
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项目类别:面上项目
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资助金额:81.0万元
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批准年份:2012
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负责人:李长荣
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依托单位:
新型镁合金结构材料的相图与合金化研究
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批准号:50731002
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项目类别:重点项目
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资助金额:140.0万元
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批准年份:2007
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负责人:李长荣
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依托单位:
非晶态合金微晶化的热力学研究
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批准号:50671009
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项目类别:面上项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2006
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负责人:李长荣
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依托单位:
金属-GaN半导体接触材料体系的相平衡与相稳定性研究
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批准号:50371008
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2003
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负责人:李长荣
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依托单位:
多元合金硬膜材料的相平衡与相稳定性研究
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批准号:50071008
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项目类别:面上项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2000
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负责人:李长荣
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依托单位:
国内基金
海外基金