西安交大材料創(chuàng)新設(shè)計(jì)中心成功實(shí)現(xiàn)相變存儲(chǔ)器件的原子模擬

日前，《自然-電子學(xué)》（Nature Electronics）在線發(fā)表了西安交通大學(xué)與牛津大學(xué)的合作論文“Device-scale atomistic modelling of phase-change memory materials”，同時(shí)期刊編輯在Research Briefing專欄對(duì)該文章進(jìn)行了專題推薦。

為了解決該問(wèn)題，西安交通大學(xué)金屬材料強(qiáng)度國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室材料創(chuàng)新設(shè)計(jì)中心張偉教授和牛津大學(xué)化學(xué)系Volker L. Deringer 教授通力合作，利用先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法并基于高斯近似勢(shì)能GAP框架，開(kāi)發(fā)了一個(gè)適用于鍺銻碲合金的機(jī)器學(xué)習(xí)勢(shì)能函數(shù)（Machine-Learned potential）。該勢(shì)能函數(shù)兼具傳統(tǒng)力場(chǎng)的計(jì)算效率和量子力學(xué)的計(jì)算精度，能夠準(zhǔn)確描述偽二元線上的任意組分的鍺銻碲合金的復(fù)雜結(jié)構(gòu)特征以及可逆相變過(guò)程。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)考慮了結(jié)構(gòu)相變引起的密度變化、脈沖產(chǎn)生的溫度梯度、電場(chǎng)作用下的離子遷移過(guò)程以及結(jié)構(gòu)弛豫等影響，使得原子模擬更加接近相變器件真實(shí)的服役過(guò)程。團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了三維堆疊芯片相變單元擦除過(guò)程所涉及的脈沖誘導(dǎo)熔化過(guò)程的原子模擬，該方法具有非常高的擴(kuò)展性，可模擬器件界面對(duì)相變過(guò)程的影響，有助于進(jìn)一步優(yōu)化器件的尺寸與結(jié)構(gòu)。

目前，該工作所得到的所有數(shù)據(jù)庫(kù)與勢(shì)函數(shù)均已開(kāi)源，開(kāi)源數(shù)據(jù)可以在Zenodo 平臺(tái)以及Alkemie平臺(tái)免費(fèi)下載。