非磁性GeTe/Sb2Te3超晶格薄膜及存储单元磁阻效应及其物理机制基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61474052
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    84.0万
  • 负责人：
    程晓敏
  • 依托单位：
    华中科技大学
  • 学科分类：
    F0405.半导体器件物理
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Giant magnetoresistance up to 2000% has been found in nonmagnetic GeTe/Sb2Te3 superlattice thin films. Novel information storage technology which will combine the technical advantages of MRAM and PCRAM is expected based on this GMR effect. GeTe/Sb2Te3 superlattice thin films and memory cells will be prepared in this project. By optimizing their layer structure and fabrication parameters,the MR of memory cell will be improved. The effect of applied magnetic field on the local structure and bonding status of GeTe/Sb2Te3 interface in the crystallization process will be studied by EXAFS spectra analysis and HRTEM will be employed to investigate the defect microstructures.The GeTe/Sb2Te3 interface model will be built up based on the EXAFS and HRTEM analysis results. Using the First Principle, the effect of applied magnetic field on its electronic band structure, spin density of state and the spin-related scattering will be calculatede and analyzed. The intrinsic magnetoresistance of GeTe/Sb2Te3 superlattice thin film will be investigated in the pulsed high magnetic field up to 55T.The physical mechanism of the GMR effect in nonmagnetic GeTe/Sb2Te3 superlattice thin film will be further studied from both topological insulating properties and magnetism origin in nonmagnetic materials. The expected research achievements of this project will further promote the understanding on the spin transport properties and mechanism in semiconductor materials and devices.
非磁性GeTe/Sb2Te3超晶格薄膜具有高达2000%的磁电阻变化率，基于此磁阻效应有望开发兼具相变存储和磁随机存储技术优势的新型信息存储技术。本项目拟制备GeTe/Sb2Te3超晶格薄膜及存储单元；通过优化GeTe/Sb2Te3超晶格结构和制备工艺，提高存储单元的磁阻变化率；采用EXAFS分析技术研究外磁场对GeTe/Sb2Te3超晶格薄膜相变过程中层间界面局部原子结构及键态结构的影响，并采用HRTEM观测材料缺陷等微观结构；基于EXAFS和HRTEM研究结果构建GeTe/Sb2Te3界面结构模型，采用第一性原理计算分析外磁场对其能带结构、自旋态密度及自旋相关散射的影响；研究0-55T脉冲强磁场中GeTe/Sb2Te3超晶格薄膜的本征磁阻特性；从拓扑绝缘性和非磁性材料磁性起源两个角度深入探讨其磁阻效应物理机制。本项目研究成果将进一步推动对半导体材料及器件自旋输运特性及机理的深入理解。

结项摘要

非磁性GeTe/Sb2Te3超晶格薄膜具有高达2000%的磁电阻变化率，基于此磁阻效应有望开发兼具相变存储和磁随机存储技术优势的新型信息存储技术。本项目制备了GeTe/Sb2Te3超晶格薄膜及存储单元；通过优化GeTe/Sb2Te3超晶格结构和制备工艺，制备的存储单元的磁阻变化率可达6083%；采用EXAFS分析技术研究了外磁场对GeTe/Sb2Te3超晶格薄膜相变过程中层间界面局部原子结构及键态结构的影响，并采用HRTEM观测了材料界面缺陷等微观结构；基于EXAFS和HRTEM研究结果构建了GeTe/Sb2Te3界面结构模型，采用第一性原理计算分析了外磁场对其能带结构、自旋态密度及自旋相关散射的影响；研究了强磁场中GeTe/Sb2Te3超晶格薄膜的低温磁电阻特性；从拓扑绝缘性和超晶格界面无序两个角度深入探讨了其磁阻效应的物理机制。.理论计算和电子衍射实验证实制备的GeTe/Sb2Te3超晶格薄膜为具有范德华间隙的层状结构，Te 悬挂键在层间界面分布密度较高，使得原有范德华间隙转变为层间空位集中分布区域，且子层界面因Te悬挂键的存在和不同原子混杂具有层间无序性。层间无序程度可通过改变子层组分及制备工艺参数进行有效调节。低温电输运研究表明：多界面的存在决定了GeTe/Sb2Te3超晶格薄膜中存在多个且发生相互耦合的界面拓扑态，这是其具有磁阻效应的基础物理机制；层间无序性不会破坏超晶格中的拓扑态但会改变界面拓扑态间的耦合强度。层间无序调控下的直接隧穿与振荡隧穿输运共同作用模型可以很好地解释层间无序性对GeTe/Sb2Te3超晶格薄膜界面拓扑态间的耦合强度的影响。.本项目研究成果为进一步有效调控GeTe/ Sb2Te3超晶格薄膜的磁阻特性提供了理论依据，也为将来进一步利用GeTe/ Sb2Te3超晶格薄膜的磁阻特性开发新型存储器件奠定了基础。.

项目成果

期刊论文数量（19）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Manipulation of dangling bonds of interfacial states coupled in GeTe-rich GeTe/Sb(2)Te(3) superlattices.
富含GeTe的GeTe/Sb2Te3超晶格中界面态悬挂键的操控
  • DOI：
    10.1038/s41598-017-17671-w
  • 发表时间：
    2017-12-11
  • 期刊：
    Scientific reports
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Yang Z;Xu M;Cheng X;Tong H;Miao X
  • 通讯作者：
    Miao X
Logic gates realized by nonvolatile GeTe/Sb2Te3 super lattice phase-change memory with a magnetic field input
带有磁场输入的非易失性GeTe/Sb2Te3超晶格相变存储器实现的逻辑门
  • DOI：
    10.1063/1.4958708
  • 发表时间：
    2016-07-11
  • 期刊：
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Lu, Bin;Cheng, Xiaomin;Miao, Xiangshui
  • 通讯作者：
    Miao, Xiangshui
Gold fillings unravel the vacancy role in the phase transition of GeTe
金填充物揭示了空位在GeTe相变中的作用
  • DOI：
    10.1063/1.5006718
  • 发表时间：
    2018-02-12
  • 期刊：
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Feng, Jinlong;Xu, Meng;Miao, Xiangshui
  • 通讯作者：
    Miao, Xiangshui
Variations of Local Motifs around Ge Atoms in Amorphous GeTe Ultrathin Films
非晶GeTe超薄膜中Ge原子周围局部图案的变化
  • DOI：
    10.1021/acs.jpcc.6b09841
  • 发表时间：
    2017-01
  • 期刊：
    The Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Niannian Yu;Xiaomin Cheng;Chengjun Sun;Xiangshui Miao
  • 通讯作者：
    Xiangshui Miao
Work function contrast and energy band modulation between amorphous and crystalline Ge2Sb2Te5 films
非晶态和晶态Ge2Sb2Te5薄膜的功函数对比和能带调制
  • DOI：
    10.1063/1.4929369
  • 发表时间：
    2015-08
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Tong H;Yang Z;Yu N N;Zhou L J;Miao X S
  • 通讯作者：
    Miao X S

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

其他文献

Pt的含量对[Fe/Pt]_n多层膜磁性能的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    功能材料
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    程伟明;程晓敏;杨晓非;董凯锋;鄢俊兵
  • 通讯作者：
    鄢俊兵
粒径分布对介质过渡区噪声影响的微磁学分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    功能材料
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    程晓敏;杨晓非;李鹏
  • 通讯作者：
    李鹏
四元碳酸盐相变储热材料的制备及热物性研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    化工新型材料
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    程晓敏;陶冰梅;朱闯;李元元
  • 通讯作者：
    李元元
不同退火时间对 [Ag/FePt]10 多层膜磁性能和微结的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    功能材料
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    鄢俊兵;董凯锋;程晓敏;程伟明;缪向水;杨晓非
  • 通讯作者：
    杨晓非
低熔点合金传热储热材料的研究与应用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    储能科学与技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李元元;程晓敏
  • 通讯作者：
    程晓敏

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败，请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题，我已根据课题信息分析并撰写以下内容，帮您拓宽课题思路：

AI项目思路

AI技术路线图

程晓敏的其他基金

纳米电流通道结构垂直磁隧道结自旋转移磁化反转研究
  • 批准号：
    61006079
  • 批准年份：
    2010
  • 资助金额：
    20.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者：{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
关闭
close
客服二维码