对氧在相变材料 GeTe 中作用的微观认识
材料科学
2016-12-23 v1
摘要
氧被广泛用于调节硫系相变材料在相变随机存取存储器 (PCRAM) 中的性能，PCRAM 被认为是最有前景的下一代非易失性存储器。然而，氧在写-擦过程，即相变材料晶态与非晶态之间的可逆相变中的微观作用尚不清楚。本研究以掺氧 GeTe 为例，通过 ab initio 总能计算和 ab initio 分子动力学模拟，在原子尺度上揭示了氧的作用。我们的主要发现是，在通过 ab initio 分子动力学模拟的非晶化及随后的重结晶过程之后，氧会将一个 Ge 原子拖出其晶格位点，且两个原子均停留在最初被氧占据的 Te 空位附近的间隙区域，形成“哑铃状”缺陷 (O-VTe-Ge)，这与 0 K 下 ab initio 总能计算表明氧倾向于替代晶态 GeTe 中 Te 的结果形成鲜明对比。发现这种特定的缺陷构型是导致掺氧 GeTe 结晶速度较慢，从而改善其数据保持特性的原因，正如近期实验工作所报道的。此外，我们发现氧会增加载流子的有效质量，从而增加 GeTe 的电阻率。我们的结果揭示了氧掺杂优化相变材料 GeTe 的微观机制，且目前报道的机制可应用于其他掺氧三元硫系相变材料。
引用
@article{arxiv.1612.07467,
title = {Insight into the Role of Oxygen in Phase-Change Material GeTe},
author = {Linggang Zhu and Zhen Li and Jian Zhou and Naihua Miao and Zhimei Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:1612.07467},
year = {2016}
}