新型核壳结构相变纳米线的构筑及其多态存储特性研究

基本信息
批准号:11574189
项目类别:面上项目
资助金额:70.00
负责人:卢红兵
学科分类:
依托单位:陕西师范大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:卫芬芬,王刚,温小静,曹兆霞,黄立顺,付统,陈天华,文彦佳
关键词:
核壳结构制备掺杂一维纳米材料相变存储器
结项摘要

In this project, mass-selected Au nanoclusters with uniform size will be prepared by a magnetron-sputtering gas-condensation cluster-beam source. Then, by controlling the size and density distribution of Au nanocluster catalysts on Si substrates, and the growth parameters such as temperature and pressure of the gas-phase method, uniform phase-change nanowires (Ge2Sb2Te5 and GeTe) with controlled diameters will be prepared via the gas-phase vapor-liquid-solid mechanism. The effect of the diameter of nanowires on the data storage characteristics of nanowire-based memory will be deeply studied. Moreover, the effect of controllable N/Zn/Ni doping on the storage characteristics of Ge2Sb2Te5 nanowire-based memory including threshold voltage, power consumption, crystalline and amorphous resistance, will be researched based on experimental and theoretical investigations. Furthermore, composition- and lattice-matched N-Ge2Sb2Te5/Ge2Sb2Te5 and Zn-Ge2Sb2Te5/Ge2Sb2Te5 core-shell structured nanowires with stable multi-state switching characteristics will be constructed by pulsed laser deposition using doped Ge2Sb2Te5 nanowires as templates. Structure, composition and interface of the core-shell nanowires will be analyzed during phase transformation. The mechanism of multi-state data storage characteristics, as well as the influences of the nanowire configuration (such as N/Zn content and diameter of the core, shell thickness) on the multi-state data storage characteristics and device reliability will be revealed. The achievements of the project will provide experimental and theoretical basis for development of new materials with multi-state data storage characteristics, and manufacture of the new generation phase-change memory with low power consumption and high density.

本项目拟采用先进的“质量选择团簇束流源技术”制备尺寸高度均一的金纳米团簇,通过控制硅衬底上金团簇催化剂的尺寸与密度分布,并结合对气相法中温度、气压等参数的调控,可控地合成尺寸均一的硫系化合物相变纳米线;深入研究纳米线直径对其相变存储器件存储性能的影响;结合实验与第一性原理计算,研究N/Zn/Ni可控掺杂对Ge2Sb2Te5(GST)纳米线存储单元阈值电压、功耗、晶态/非晶态电阻等性能的影响;在此基础上,构筑核层与壳层成分差别小、晶格失配低的具有稳定多态存储性能的核壳结构纳米线(如N-GST/GST、Zn-GST/GST),研究相变过程中核壳结构纳米线的晶相、成分和界面的具体变化信息,阐明其多态存储机理,揭示核壳纳米线的微观构造(如:核层N/Zn含量、核层直径,壳层厚度)与其宏观多态存储性能和器件可靠性的内在联系,为新型多态存储材料的研发及低功耗、高密度相变存储器的研制提供实验和理论依据。

项目摘要

探索了“质量选择团簇束流源”设备的工艺参数,可控地制备了多种贵金属纳米团簇。所制备的团簇具有较小的尺寸和较好的单一性和分散性,这些贵金属团簇在相变纳米线制备及材料改性领域具有重要应用。采用Au催化的化学气相沉积法,在Si基片上可控生长了GeTe硫系化合物相变纳米线。GeTe纳米线直径随着Au催化剂颗粒尺寸和GeTe粉末量的增加而增加。通过调控Au催化剂颗粒尺寸和GeTe粉末量,得到了直径可调的GeTe纳米线。基于吉布斯-¬汤姆逊效应过饱和度的理论,分析了Au催化剂颗粒尺寸和GeTe粉末量对GeTe硫系化合物纳米线直径的影响机制。采用热退火触发了Ge2Sb2Te5材料非晶到晶态的相变。研究了退火温度对Ge2Sb2Te5材料结构和晶粒尺寸的影响。随着退火温度的增加,薄膜颗粒尺寸逐渐增加;进一步增加退火温度至400 °C,Te原子会扩散至薄膜表面并蒸发。采用纳秒激光照射触发了Ge2Sb2Te5材料非晶到晶态的相变,40 mJ/cm2的单脉冲纳秒激光(20 ns)即可触发Ge2Sb2Te5由非晶态向FCC态转变。采用热退火触发了GeTe材料非晶到晶态的相变,研究了热退火温度对GeTe材料结构和光学反射率的影响。随着退火温度的增加,d(202)面间距逐渐增加,这可能与退火薄膜中存在大的压应力有关。GeTe薄膜的晶态和非晶态具有高的反射率对比度,表明我们制备的GeTe材料在光学相变存储领域具有较好的应用潜能。将“质量选择团簇束流源技术”制备的小尺寸的Ag纳米团簇应用到气敏领域,获得了显著增强的气敏性能。上述相关研究为相变纳米线的可控制备及低功耗、高密度相变存储器的研制提供了有益的参考。上述相关研究共发表科研论文10篇。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
3

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
4

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020
5

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021

卢红兵的其他基金

相似国自然基金

1

纳米线构筑的混合微纳结构表面用于可控强化相变传热

批准号:11004054
批准年份:2010
负责人:许佳
学科分类:A2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
2

微纳尺度多腔核壳结构相变复合材料蓄热机理研究

批准号:51106151
批准年份:2011
负责人:郑兴华
学科分类:E0601
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

Te基异质纳米线及其阵列用于多态纳米非易失性相变存储器的研究

批准号:11074185
批准年份:2010
负责人:张兵
学科分类:A2001
资助金额:43.00
项目类别:面上项目
4

核壳异质结构铜纳米线的可控制备、导电网络构筑与性能研究

批准号:21601065
批准年份:2016
负责人:赵松方
学科分类:B0103
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目