相变存储器及其用于神经形态计算的研究综述

目前随着人工智能领域的兴起以及人们对数据存储和计算的强烈需求,迫切需要存储器的改进和类似于人脑的高效存储运算效率。所以,相变存储器及其用于神经形态计算的研究是极具价值的。相变存储材料(PCMs)受到激发时所产生的电阻值变化可以用来建立尖峰神经网络从而实现模拟神经形态计算系统。本文介绍了相变存储器物理机制,其中包括相变材料的相变原理及主要性能特征,重点叙述了相变存储器在优化存储与计算方向的研究进展和应用,进而为该领域未来的发展方向提供参考。     

(Bi2Te3)0.90(Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05熔炼冷压烧结材料的制备及其热电性能的研究

本文采用熔炼冷压烧结法制备了n型赝三元(Bi2Te3)0.90(Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05熔炼冷压烧结热电材料,分析了材料的微观结构并测试了材料的热电性能.研究表明:烧结有利于提高材料的热电性能;n型赝三元熔炼冷压烧结热电材料的热电性能沿垂直于冷压压力方向存在优化取向.     

物理法制备芒硝基复合相变材料及其性能研究

以芒硝(Na2SO4· 10H2O)为主相变材料,采用物理共混法,筛选出合适添加辅助材料组成多元混盐体系,制备出相变温度在25℃左右的Na2SO4· 10H2O基复合相变材料,研究了原料配比对相变材料相变温度和相变潜热的影响.通过热重分析、T-history曲线、差示扫描量热法等表征了制备的芒硝基相变储能材料性质.结果表明:二元相变材料相变温度随着Na2CO3·10H2O增加而先降低后增大;相变材料相变潜热密度基本不变.三元相变材料相变温度随着NaCl、KCl、NH4Cl量增加相变温度降低;相变材料相变潜热密度相比于二元体系有所减小,且在一定范围内随着成核剂硼砂含量的增加该体系相变潜热密度基本保持不变,过冷度有明显下降.当Na2SO4· 10H2O量为86.4;、Na2CO3 · 10H2O量为9.6;、NaCl量为4;,对该配方改性添加3;的硼砂和0.1;的羧甲基纤维素钠时,此相变材料的相变温度为24.6℃,过冷度为0.3℃,相变潜热密度为179.6 J/g.     

Pb-I系统的相变分析与PbI2晶体生长

对Pb-I系统L2+L3相的分层熔体在结晶过程中发生的相变进行了研究.结果表明,在富Pb配料的PbI2熔体凝固过程中,PbI2晶粒的析出和富余Pb的沉积是各相间的动态交换,结晶后富余的Pb将以单质的形式凝固于单相PbI2晶体底部.据此,设计出特殊结构的石英生长安瓿,采用垂直Bridgman法生长出尺寸为10 mm×20 mm、完整性好的PbI2晶体.XRD分析结果表明该晶体为2H结构,P3ml空间群,EDX分析结果表明沉积于籽晶袋球泡中的Pb含量为100 at;,晶体生长实验的结果与Pb-I系统的相变分析一致.     

福建物构所分子基相变晶体材料研究获新进展

由于分子运动引起的相变晶体材料具有广泛的应用,尤其是介电可调的相变化合物可用于数据通信、信号处理和传感、可擦写的光学数据储存等。最近虽然基于电荷转移的有机共轭发色团基元被报道用于构筑可逆相变化合物和铁电晶体材料,但是其中的微观相变机制和伴随的固?固相变机理还有待进一步研究。在科技部973计划、863计划、国家自然科学基金、中科院"百人计划"等项目的支持下,福建物构所中科院光     

钾明矾基低共熔相变储热材料的制备与研究

以钾明矾(KAl(SO4)2·12H2O)为基元,分别加入不同质量比例的七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)和芒硝(NaSO4·10H2O)混合均匀后加热融化,研究制备出的低共熔材料的相变温度、潜热释放平台及过冷和相分离变化情况.结果表明,七水硫酸镁和钾明矾在任意比例下的混合都能制得低共熔相变储热材料,共晶点在质量比5∶5附近,相变温度41.19℃,持续放热时间长,过冷度1.15℃,无相分离现象出现;而以芒硝与钾明矾混合制备低共熔相变储热材料,共晶点在质量比2∶8附近,相变温度50.10℃,过冷度1.2℃且无相分离现象出现.这两种处于共晶点成分(附近)的低共熔相变储热材料都是很有潜力的低温相变储热材料.     

多孔碳球/SiC纳米纤维/十八醇复合相变材料定型封装及其热性能研究

以SiC纳米纤维为传热介质,在其表面采用原位生长的方法,均匀负载了多孔碳材料,从而制备了多孔碳球/SiC纳米纤维载体材料.然后以十八醇为相变芯材,通过物理吸附法制备了多孔碳球/SiC纳米纤维/十八醇复合相变材料,研究了不同相变芯材负载量的复合相变材料的储热性能与稳定性能.DSC检测表明,负载40wt;十八醇的复合相变材料的熔点和凝固点分别为58.16℃和52.25℃,熔化潜热为101.42 J/g;负载50wt;十八醇的复合相变材料的熔点和凝固点分别为58.01℃和51.93℃,熔化潜热为115.47 J/g.与十八醇相比,负载40wt;十八醇的复合相变材料的导热率提高了71;;负载50 wt;十八醇的复合相变材料的导热率提高了62;.该复合相变材料在循环使用300次后,其导热率基本保持相同,具有稳定性高;相变芯材封装安全性好,相变潜热大,具有非常优异的应用性能.     

立方相KTa0.67Nb0.33O3晶体的系列相变研究

采用拉曼散射技术研究了立方相KTa0.67Nb0.33O3晶体的系列相变,从声子角度分析了各相变特点.降温过程中立方-四方和四方-正交相变分别发生在-29℃和-95℃左右,正交-三方相变可能发生在-150℃左右.最后简单讨论了晶体的相变机制和居里点与晶体组分的关系,并比较分析了居里点的实验值与理论值的差异.     

基于冲击光谱测量的氧化铝晶体高压相变诊断技术

氧化铝晶体是一种优良的光学透明窗口材料,更是地球内部的重要组成物质.利用气炮加载结合冲击光谱测量,不仅能够获得其发光特征,并且根据光谱分布特征得到高压结构相变信息.在自主搭建的冲击光谱动态测试平台上,结合多通道辐射高温计以及ICCD瞬态光谱测试技术在40~120 GPa的压力区间,研究了c切向氧化铝晶体的辐射发光效应.在可见光波段400~700 nm区间获得了氧化铝晶体的发光光谱和辐射温度结果,证实了光谱的结构特征和表观温度值与该压力下氧化铝的结构相变存在明显的关联性.     

价态和结构对VO2薄膜热致相变光电性能的影响

本文通过合理控制真空还原时间和真空还原温度,利用真空还原V2O5的方法制备出具有优良热致相变性能的VO2薄膜;通过研究不同真空还原时间及真空退火温度对VO2薄膜结构和热致相变过程中光电性能的影响,得到最佳真空还原参数;制备的薄膜高／低温电阻变化最大达3个数量级;900nm波长光透过率在相变前后改变了40％左右,光学特性相变响应参数较大,热致相变性能优良,利用XPS,XRD对不同条件制备薄膜的化学状态和结晶状态进行了研究,结果表明较低温度退火有利于V^5 离子的还原,而升高退火温度可改善结晶状态,退火时间对VO2中结晶状况和V离子价态有显著影响,讨论了离子价态和样品结晶状态对VO2薄膜热相变过程中热滞回线的宽度,相变温度点的影响。     

Study of Cholesteric Textures in Phase Change Devices by Laser Light Diffraction

Photographic-recording and photomultiplier-recording laser light diffractometers have been constructed and used to study the cholesteric textures in phase change devices as a function of applied voltage and device parameters. The focal conic texture formed with increasing voltage gives diffraction peaks corresponding to 2π rotations of the director, whereas the texture formed by slow nucleation with decreasing voltage also gives “superlattice” lines corresponding to a 4π repeat, due to the different local structures of the textures combined possibly with tilting of the director. The repeat distances obtained by indexing the diffraction patterns agree well with microscopical and infra-red reflectance observations. Laser light diffraction appears to be a powerful technique for quantitative study of the non-uniform unwinding and re-forming of cholesteric twist in an electric field.     

Na2SO4·10H2O基复合相变储能材料对金属封装材料腐蚀性研究

采用失重法,并对腐蚀产物的物质组成和显微结构进行X射线衍射和扫描电镜分析,对十水硫酸钠基复合相变储能材料相变循环对不锈钢、铝合金、纯铜和黄铜等金属封装材料的腐蚀动力学特性进行了研究.结果表明:金属封装材料的耐腐蚀性为不锈钢最佳,紫铜的耐腐蚀性最差,其顺序为:不锈钢304＞不锈钢201＞铝合金1060＞铝合金5052＞铝合金6061＞铝合金7075＞黄铜＞紫铜,纯铜的腐蚀主要以点蚀形式存在,蚀孔表面有Cu2O膜的存在,Cl-的存在与氧竞争吸附,加速腐蚀;黄铜也存在点蚀,同时黄铜与相变材料反应,生成物质粘附在黄铜表面.铝合金腐蚀以点蚀形式存在,腐蚀产物呈开裂状附着于基体表面.铜及合金和铝合金不适合做芒硝基复合相变储能材料的封装材料,不锈钢201和304呈现良好的耐腐蚀状态,适宜作为芒硝基复合相变储能材料的金属封装材料.     

Phase Transition and Structure Change of Urea Adducts with n-Paraffins and Paraffin-type Compounds

The phase transition temperatures of urea adducts with many n-paraffins and several paraffin-type compounds were measured by differential thermal analysis and the general structure change causing the phase transitions was revealed by X-ray structure analysis. The ordinary hexagonal adducts (high-temperature form) transform commonly into orthorhombic adducts (low-temperature form) except for a few adducts with guest molecules possessing cylindrical shapes. The phase transition can be regarded as an order-disorder transition with respect to the orientation of the guest molecules about the urea channel axis with a cooperative deformation of the urea channels resulting in the orderly orientation of guest molecules below the transition temperatures. The changes in orientation and motion of the guest molecules through the phase transitions are discussed on the basis of X-ray analysis, potential energy and broad-line NMR.     

二氧化硅包覆芒硝基相变储能微胶囊制备及性能表征

将四乙氧基硅烷(TEOS)和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为硅源,芒硝基相变储能微胶囊作为芯材,通过乳液聚合的方法制备了二氧化硅包覆的芒硝基相变储能微胶囊.测得芒硝基相变储能微胶囊的熔化焓和凝固焓分别为136.4 J/g和76.9 J/g,融化和凝固温度分别为23.6℃和17.6℃.微胶囊的核-壳结构减轻了无机水合盐固液分离程度,抑制了相分层现象的发生.在100次循环后,熔化焓为64.3 J/g,具有较好的循环稳定性,可用于热能存储等领域.     

掺锗提高VO2薄膜的相变温度机理研究

二氧化钒(VO₂)作为一种长久以来备受关注的新型可逆相变材料,发展潜力巨大,其相变温度(T_MIT)的调控一直是研究热点。本文主要利用锗离子作为掺杂离子探索其对VO₂薄膜T_MIT的影响,并尝试解释其内部作用机理。在约1 cm²大小抛光的氧化铝薄片上沉积了一系列含不同比例锗离子VO₂薄膜。研究发现锗离子作为掺杂离子确实有利于T_MIT的提高(本课题T_MIT最大可达84.7 ℃)。T_MIT提高的主要原因是锗离子的引入能够强化单斜态V-V二聚体的稳定性,进而增强单斜态的稳定性,使得低温单斜态向四方金红石态转变更加困难。     

硬脂酸/插层高岭石复合相变材料的制备和热性能研究

高岭石(K)是一种常见的黏土矿物,具有低成本、阻燃、多层结构等固有优点。本文采用真空浸渍法将硬脂酸(SA)吸附到插层高岭石(IKL)和二甲基亚砜(DMSO)复合物的孔隙中来制备用于储热的复合相变材料。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积分析仪(BET)表征了复合材料的热性能、结构和主要组分。由于插层复合物形成后高岭石层间距增大,对SA的吸附率达到32.3%,熔化和凝固潜热值分别为43.36 J/g和43.16 J/g,熔化和凝固温度分别为51.9 ℃和51.7 ℃。此外,该复合相变材料具有较好的热稳定性。由于SA/IKL复合相变材料具有高吸附量、高潜热、良好的热稳定和低成本等优点,因此,其在实际的应用中具有潜在的价值。