近日，我室本科生宋钟旺、谷玮峰、倪胤萱在王国祥特聘研究员的指导下，在Journal of Alloys and Compounds期刊上发表了题为“Period number tunable and thickness-dependent crystallization behavior of Sb/ZnSb-based superlattice-like phase change thin films”的论文（1010 (2025): 178319，IF=5.8）。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.178319。

       相变存储器（Phase Change Memory, PCM）作为后摩尔时代极具潜力的新型存储技术，其工作原理基于硫系化合物在晶态与非晶态间的可逆电阻转变。然而历经二十余年发展，传统锗锑碲（Ge₂Sb₂Te₅, GST）体系仍面临关键的科学问题：非晶态热稳定性不足导致数据保持力衰退（T_10-year<90℃），以及相变单元微缩化引发的电阻漂移效应（漂移系数>0.11），严重制约着高密度多循环集成应用。针对该问题，本研究团队创新性地提出界面工程策略，通过物理气相沉积法构建了周期化Sb/ZnSb超晶格薄膜体系，在纳米尺度下实现了相变动力学的精准调控。

       本研究通过界面工程策略构建的十周期Sb/ZnSb类超晶格薄膜（[Sb_7nm/ZnSb_10nm]₁₀）展现出优异性能：其结晶温度达到225℃，较传统Ge₂Sb₂Te₅（GST）材料提升45%；电阻漂移系数低至0.00252，实现了硫系相变材料体系近零电阻漂移；十年数据保持温度（T_10-year）提升至130℃，突破工业级存储器125℃高温服役门槛。XRD结构解析表明，周期性界面应力场驱动材料形成独特的Sb/ZnSb双相亚稳态结构，使材料活化能提升至3.23 eV，较传统纯Sb相（1.12 eV）实现近三倍跨越式增长。

       深入的原位拉曼光谱分析结合第一性原理计算，首次揭示了界面量子限域效应主导的相变动力学调控机制。同时基于Ozawa非等温结晶模型的动力学解析表明，10℃/min的梯度退火工艺可使结晶指数n从传统生长型（n=0.99）转变为成核主导型（n_avg=2.144），通过界面应力优化实现快速相变与130℃高温稳定性的协同优化——这一突破成功建立结晶机制与性能改性间的内在制约机制，为下一代高热稳定PCM开发奠定材料基础。

图1. (a)不同周期Sb/ZnSb相变的R-T曲线(b)十年数据保持温度分析图；(c) 电阻漂移系数分析图；(d-e)[Sb_7nm/ZnSb_10nm]₁₀结晶动力学分析图