调控硫族相变材料PCM的体系无序对于相变存储以及类脑计算应用至关重要，体系的无序程度直接导致了PCM晶体相与非晶相之间电子性质的差异，从而用于逻辑值的识别。在外加电脉冲所产生的焦耳热的作用下，商用PCM锗锑碲Ge-Sb-Te合金从非晶相快速结晶化形成具有特殊氯化钠结构的无序晶体，其中阴离子格点由Te原子占据，而阳离子格点由Ge原子、Sb原子以及大量空位随机占据。空位的随机分布引起了晶体中电子局域化Anderson localization，而空位的逐步有序化则可进一步降低晶体相的电阻率，形成更多可辨识的逻辑值Nat. Mater. 11, 952-956 (2012)。

      近日，西安交通大学CAID材料创新设计中心张伟教授与德国亚琛工业大学M. Wuttig院士及R. Mazzarello教授针对锗锑碲的同族合金做了全面的计算筛选。针对该类化合物晶体的稳定性问题，研究人员提出了两个关键参数：sp3杂化参数和原子半径比，这两个参数能够很好解释并预测该类无序合金的稳定性（如图所示）。通过高通量计算先后筛选出近五十个稳定合金组分，并针对这些合金建立了数千个原子的计算模型来研究其电子局域化特征，结果表明绝大多数化合物由于随机分布空位的存在会出现电子局域化，其局域化程度随元素种类呈现出一定的周期性。本研究为相变存储器件的材料选择提供了一张“材料地图”，该图有望辅助指导设计新的相变材料，满足不同应用场景对相变合金的稳定性、带隙、组分、晶化温度等方面的需求。

图. 二元和三元硫族合金稳定性研究

相关工作以“Materials Screening for Disorder-Controlled Chalcogenide Crystals for Phase-Change Memory Applications”为题目发表于Advanced Materials。西安交通大学金属材料强度国家重点实验室为本工作的第一单位以及通讯作者单位，硕士生许亚芝（已毕业）与博士生王旭东为本文的第一作者。文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202006221