中國科學(xué)院磁性材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在阻變材料探索與機(jī)理研究方面取得進(jìn)展

基于電致電阻效應(yīng)的電阻型隨機(jī)存儲(chǔ)器(RRAM)是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d存儲(chǔ)技術(shù)，具有非易失性、低功耗、超高密度、快速讀寫等優(yōu)勢(shì)。目前開展穩(wěn)定的新型電致電阻材料的探索以及阻變機(jī)理研究非常重要，也是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

中科院磁性材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任李潤偉研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)較早地開展了阻變材料探索與RRAM器件的研究工作。率先在BiFeO3薄膜、氧化石墨烯薄膜、N摻雜的ZnO薄膜、聚酰亞胺薄膜、聚西佛堿薄膜等材料中獲得了穩(wěn)定的阻變效應(yīng)。在阻變機(jī)理研究方面，2011年，該研究組通過對(duì)比研究Cu/ZnO/Pt和Cu/ZnO/AZO器件中高阻態(tài)下電輸運(yùn)性質(zhì)的差異，證實(shí)了金屬導(dǎo)電絲從正極向負(fù)極生長，通斷位置發(fā)生在負(fù)極附近(《Appl Phys Lett》，100，072 101，2012，該論文被編輯選為《Appl Phys Lett》亮點(diǎn)論文)，為理解阻變機(jī)制、精確控制導(dǎo)電絲的通斷、實(shí)現(xiàn)RRAM器件的穩(wěn)定讀寫過程提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。應(yīng)《Frontiers of Materials Science》編輯邀請(qǐng)，該研究組綜述性論文“Resistive Switching Effects in Oxide Sandwiched Structures”作為封面文章將于近日發(fā)表。

最近，該研究團(tuán)隊(duì)采用超導(dǎo)元素Nb作為陽極，制備了Nb/ZnO/Pt三明治結(jié)構(gòu)，通過精確控制電阻轉(zhuǎn)變過程，在該結(jié)構(gòu)中首次觀察到了導(dǎo)電絲的低溫超導(dǎo)行為和室溫量子電導(dǎo)行為。進(jìn)而，他們?cè)贗TO/ZnO/ITO三明治結(jié)構(gòu)中觀察到了半整數(shù)的量子電導(dǎo)現(xiàn)象，而且可以通過控制限流和所施加的電壓對(duì)電導(dǎo)態(tài)進(jìn)行精確的調(diào)控。這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了可以通過外加電場的方法在固體介質(zhì)中構(gòu)建原子尺度的納米點(diǎn)接觸結(jié)構(gòu)，并在室溫下實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)量子化。不僅為實(shí)現(xiàn)RRAM器件的多態(tài)存儲(chǔ)提供了新思路，也為人工構(gòu)建原子尺度的納米結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)新方法。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在材料學(xué)權(quán)威雜志《Advanced Materials》(24，3 941－3 946，2012)上，并被評(píng)選為該期的內(nèi)刊封面文章，有關(guān)工作已申請(qǐng)發(fā)明專利2項(xiàng)。

該研究工作獲得國家973子課題、國家自然科學(xué)基金、中科院百人計(jì)劃等項(xiàng)目支持。

Nb/ZnO/Pt三明治結(jié)構(gòu)中的超導(dǎo)現(xiàn)象及ITO/ZnO/ITO三明治結(jié)構(gòu)中量子點(diǎn)接觸結(jié)構(gòu)的調(diào)控

上海交通大學(xué)金屬基復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在多維多功能遺態(tài)材料研究進(jìn)展

近期，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張荻教授領(lǐng)銜的遺態(tài)材料研究團(tuán)隊(duì)采用一種表面功能化結(jié)合化學(xué)鍍的通用合成路線，將原始蝶翅鱗片轉(zhuǎn)化為 Ag，Au，Co，Cu，Ni，Pd，Pt等7種金屬。其中，重要的SERS標(biāo)記物羅丹明(R6G)在Au蝶翅上檢出的濃度下限(10－13mol/L)比國際流行的SERS基底Klarite下降一個(gè)數(shù)量級(jí)(10－12mol/L)，在檢測(cè)出信號(hào)重復(fù)性相當(dāng)?shù)耐瑫r(shí)價(jià)格僅為后者十分之一，展現(xiàn)出優(yōu)異的拉曼信號(hào)增強(qiáng)性能，并具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用前景。相關(guān)成果發(fā)表于化學(xué)綜合類國際重要期刊《Angew Chem Int Ed》(50，8 307，2011，影響因子 13.5)，隨即在國際上引起關(guān)注，《Nature》(476，9，2011)將之選為近期研究熱點(diǎn)，并在其正刊上指出:“該方法至少適用于制備7種常見金屬。由于可供選擇的蝴蝶和蛾類有17.5萬種，材料科學(xué)家們可在亞微米水平上建立一個(gè)完整的三維結(jié)構(gòu)庫。這些納米構(gòu)造具有大量潛在應(yīng)用，如可用于光子晶體的設(shè)計(jì)。

隨后，張荻團(tuán)隊(duì)分析了Cu蝶翅對(duì)R6G分子拉曼信號(hào)的增強(qiáng)機(jī)理，指出蝶翅鱗片內(nèi)尺度為20～30 nm的“rib”微結(jié)構(gòu)可將電磁場局域增強(qiáng)區(qū)(“熱點(diǎn)”)沿第三維方向擴(kuò)展，從而有效提高單位激光照射面積內(nèi)“熱點(diǎn)”的數(shù)量，提升SERS性能。相關(guān)成果于2012年2月13日發(fā)表于材料綜合類國際重要期刊《Adv Funct Mater》(22，1 578，2012，影響因子10.2)，并作為內(nèi)封面文章進(jìn)行報(bào)道。在此之前，Wiley出版社旗下的重要科技媒體“Materials Views”對(duì)該工作以“在蝶翅上分析:銅質(zhì)蝶翅用于SERS檢測(cè)”為題先于論文發(fā)表進(jìn)行了重點(diǎn)推薦。

中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所在新型過渡層/加熱層的開發(fā)研究進(jìn)展

創(chuàng)新了一種植入于相變存儲(chǔ)器的低電導(dǎo)率、低熱導(dǎo)率的納米薄膜結(jié)構(gòu)，它在PCRAM中具有增加加熱效率、降低熱量損耗的作用，既是加熱層，又是保溫層。通過熱學(xué)模擬研究了該低電導(dǎo)率、低熱導(dǎo)率薄膜層對(duì)相變存儲(chǔ)器性能的影響，提出了 GeNx，SiGeNx，poly-TiO2，poly-WO3，poly-Ge等納米薄膜層可使相變存儲(chǔ)器件具有更高的加熱效率，并且將最高溫度區(qū)域向加熱電極與相變材料界面方向移動(dòng)，消除了器件中可能在RESET態(tài)中存在的并聯(lián)低電阻，并且獲得了更低的RESET電流/電壓。下圖列舉了 poly-Ge過渡層/加熱層對(duì)PCRAM器件性能的改進(jìn)結(jié)果。

制備的GST和多晶鍺夾層GST的PCRAM器件編程曲線

東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室熱軋鋼鐵材料新一代TMCP技術(shù)

(1)該技術(shù)為中國鋼鐵工業(yè)軋制技術(shù)領(lǐng)域原始技術(shù)創(chuàng)新

(2)技術(shù)優(yōu)勢(shì) 以工藝?yán)碚搫?chuàng)新帶動(dòng)裝備創(chuàng)新，結(jié)合金屬材料、機(jī)械、液壓、自動(dòng)化等多學(xué)科交叉，實(shí)現(xiàn)我國熱軋鋼鐵材料產(chǎn)品及工藝新技術(shù)開發(fā);全面覆蓋中厚板、熱軋板帶、H型鋼、管材、棒材、線材等熱軋鋼鐵材料產(chǎn)品;新一代TMCP技術(shù)(控軋控冷)通過提高鋼材強(qiáng)度改善性能，可節(jié)省鋼材5%～10%，降低礦石、焦炭消耗，對(duì)鋼鐵行業(yè)減少CO2排放的貢獻(xiàn)率達(dá)到20%

(3)關(guān)鍵技術(shù) 超快速冷卻技術(shù)達(dá)到傳統(tǒng)層流冷卻速率的2～5倍以上的冷卻速率;10 mm厚度鋼板冷卻速度達(dá)到100℃/s以上

(4)技術(shù)目標(biāo) 在保持或提高材料塑韌性和使用性能的前提下，80%以上的熱軋板帶鋼(含熱帶、中厚板、棒線材、H型鋼、鋼管等)產(chǎn)品強(qiáng)度指標(biāo)提高100～200 MPa以上，或鋼材主要合金元素用量節(jié)省30%以上，實(shí)現(xiàn)鋼鐵材料性能的全面提升;實(shí)驗(yàn)我國熱軋鋼材成分、工藝、裝備、產(chǎn)品的全面升級(jí)換代和“資源節(jié)約型、節(jié)能減排型”低成本、高性能鋼鐵材料綠色生產(chǎn)工藝

2011年7月1日，以超快冷為核心的新一代TMCP技術(shù)被國家工信部明確列為原材料工業(yè)鋼鐵產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)。