2025年9月11日，《先进材料界面》（Advanced Materials Interfaces）在线发表了“种子层在晶圆级原子平整TiTe₂/Sb₂Te₃异质结薄膜生长中的作用Role of Seed Layer in Growing Atomically Flat TiTe₂/Sb₂Te₃ Heterostructure Thin Films at the Wafer Scale”的研究性论文。

相变存储材料（Phase-Change Materials，PCM）是非易失性存储与类脑计算领域的核心候选材料之一，但其非晶相自发结构弛豫导致的电阻漂移极大限制了类脑计算任务的运算精度与效率。相变异质结（Phase Change Heterostructure，PCH）由多个交替堆叠的相变层（Sb₂Te₃）和限制层（TiTe₂）构成，器件编程时相变层会发生结晶和非晶化，而限制层始终保持晶体结构，有效抑制了非晶相变材料的结构弛豫与反复相变导致的组分偏析，大幅降低了电阻漂移和电阻噪声。相变层与限制层之间的原子级平整界面对于保证器件的性能至关重要，其核心是在衬底上构建出平整的Sb₂Te₃种子层。然而，目前对Sb₂Te₃种子层的形成机制缺乏原子尺度的清晰认知，其实现稳定生长所需的临界厚度也不明确，直接制约了PCH薄膜在高密度集成场景中的规模化应用。

针对上述问题，西安交通大学金属材料强度国家重点实验室材料创新设计中心（CAID）研究团队采用磁控溅射技术在晶圆级硅衬底上实现了TiTe₂/Sb₂Te₃薄膜的类外延生长，制备出具有原子级平整度的异质结薄膜。团队通过原子尺度表征与第一性原理计算相结合，系统性阐明了Sb₂Te₃种子层的关键作用：其在硅晶圆表面构建了具有成分梯度的Si-Sb-Te混合过渡层，并随后形成原子级平整的Sb₂Te₃层状结构，为后续TiTe₂/Sb₂Te₃薄膜的类外延生长提供了支撑界面。该工作明确了Sb₂Te₃种子层的临界厚度至少为~2 nm，且其上表面至少形成一个完整有序的Sb₂Te₃层块。此外，该工作还预测了在标准硅衬底上实现原子级平整种子层的潜在硫族化合物材料，为其他高质量PCM或PCH薄膜的晶圆级制备提供了参考。

该工作的第一作者为西安交通大学聂超博士，通讯作者包括西安交通大学王晓哲助理教授、张伟教授、王疆靖教授，以及罗马第一大学 Riccardo Mazzarello副教授。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/admi.202500455