Sb$_{2}$Te 相变材料的皮尔斯秒光激发位移相变
材料科学
2025-10-21 v1
摘要
相变材料 (PCM) 包含两类是需要快速读取和写入数据的最佳候选材料：GeTe-SbTe 伪二元合金 (第 1 组) 和掺杂 Sb-Te 化合物中接近熔点组成的 SbTe (第 2 组)。这两类材料通过加热、电激发或光脉冲在低电阻且不透明的晶体相和高电阻但吸收较少的无定形相之间实现可逆切换，实现亚纳米秒甚至皮秒级的切换速度。虽然第 1 组化合物已用于当前一代设备且研究较为完善，但第 2 组模型化合物结晶更快，因而具有改进设备的前景。尽管第 2 组 PCM 拥有更快的结晶速度 (SET process)，但迄今为止尚无针对其 RESET process 的超快实验研究。本文对 Peierls 扭曲的 SbTe 结晶薄膜 (第 2 组 PCM) 进行皮尔斯秒电子衍射和皮尔斯秒分辨求和频非线性光谱学研究。我们观察到泵浆诱导的结构变化在两个明显的时间尺度上：分别具有约 300 fs 和 2 ps 的特征时间尺度。我们通过相干位移和德布赖-威尔效应对实验结果进行量化。特别是，约 300 fs 的UED 信号源于通过非热相干 Sb 位移释放 Peierls 扭曲，而 2 ps 的响应反映了电子-晶格平衡。这些结果揭示了 SbTe 的超快非热结构动力学，表明第 2 组 PCM 应可在皮尔斯秒尺度上实现能源效率的切换。
引用
@article{arxiv.2510.16568,
title = {Femtosecond photo-induced displacive phase transition in Sb$_{2}$Te (group 2) phase-change material},
author = {Zhipeng Huang and Xinxin Cheng and Hazem Daoud and Wen-Xiong Song and R. J. Dwayne Miller and R. Kramer Campen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.16568},
year = {2025}
}