近日，本实验室研究生王胜举为第一作者，陈益敏副研究员与沈祥研究员为共同通讯作者，在国际知名期刊 Applied Physics Letters（中科院二区，影响因子 3.879）上发表了题为 “Interface-dependent fragile-to-strong kinetic feature in two-dimensional confined phase-change nano-films” 的研究论文（DOI: https://doi.org/10.1063/5.0289877）。

       随着信息技术的迅猛发展，高性能、高可靠性的数据存储技术已成为支撑数字社会的关键基石。相变存储器（PCM）因其非易失性、纳秒级读写速度和高耐久性，被视为下一代存储技术的重要候选者。其核心依赖于硫系材料在晶态与非晶态之间的快速可逆转变。然而，传统相变材料长期面临“高热稳定性”与“快速结晶”难以兼顾的根本矛盾，严重制约了器件性能的进一步提升。

       针对这一挑战，研究团队创新性地构建了以钨（W），并结合闪速差示扫描量热法（FDSC）与广义MYEGA粘度模型，系统解析了纳米尺度下不同相变材料的结晶动力学行为。研究发现：在二维受限环境中，Ge2Sb2Te5（GST）表现出显著的“过冷液强–弱转变”（fragile-to-strong crossover, FSC），即在低温区呈现“强”液体特性（高热稳定性），在高温区则表现为“弱”液体特性（快速结晶）。这一特性有效调和了传统材料中稳定性与速度之间的冲突。相比之下，Sb2Te3 薄膜无论是否受限，均未出现FSC行为。深入分析表明，这种动力学差异源于界面化学键合强度的不同：W与Ge之间形成的强化学键是触发FSC的关键驱动力，而W-Te或W-Sb间的弱相互作用则不足以诱导该转变。更重要的是，研究团队首次构建了三种纳米薄膜的时间-温度-转变（TTT）曲线。结果显示，在680 K下，二维受限GST的最短结晶时间仅3.4纳秒，远快于GeTe（17 ns）和Sb2Te3（257 ns）。同时，计算得到的临界冷却速率分别为：GST 65 K/ns、GeTe 22 K/ns、Sb2Te3 0.9 K/ns。该工作不仅揭示了界面工程对相变动力学的调控机制，也为高性能相变存储材料的设计提供了全新思路和关键参数支撑，有望推动下一代超快、高稳定存储器件的发展

图 1. 二维受限纳米级相变材料的时间-温度-转变曲线，蓝色标记代表在相应温度下的最短结晶时间，虚线代表临界冷却速率。