西安交通大学材料学院张伟教授

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张伟，西安交通大学教授，博士生导师，。2008年本科毕业于浙江大学，并于2010年取得浙江大学的物理学硕士学位。2011年赴德国亚琛工业大学攻读物理学博士学位，师从相变材料领域的权威Matthias Wuttig教授和计算材料领域知名教授Riccardo Mazzarello。研究方向为先进电子材料，用于数据存储、内存芯片的相变存储材料、拓扑存储材料以及电子材料的第一性原理计算（DFT，DFMD）。先后在Nature Materials、Advanced Materials等杂志上发表学术论文。


姓      名：        张伟
职      称：        教授
所在院系：        微纳室
联系电话：        82664839
个人主页：        #
E-MAIL：        wzhang0@mail.xjtu.edu.cn
专业方向：        电子材料
个人详
教育背景：
2004年9月至2008年6月 物理学学士 浙江大学
2008年9月至2010年6月 物理学硕士 浙江大学
2011年4月至2014年3月 物理学博士 德国亚琛工业大学
工作简历：
2014年4月至2015年4月 博士后研究员 德国亚琛工业大学
2015年5月至今 研究员 西安交通大学
研究领域：先进电子材料
(1)用于数据存储、内存芯片的相变存储材料、拓扑存储材料
(2)电子材料的第一性原理计算 (DFT, DFMD)

科研荣誉：
2016年 中组部“##计划”青年学者
2015年 西安交通大学“青年拔尖人才”学者
2015年 Borchers奖章，德国亚琛工业大学颁发

代表论文：
(1) Wei Zhang, A. Thiess, P. Zalden, R. Zeller, P. H. Dederichs, J.-Y. Raty, M. Wuttig*, S. Blügel, R. Mazzarello*, Role of vacancies in metal-insulator transitions of crystalline phase-change materials, Nature Materials 11, 952-956 (2012).
(2) Wei Zhang, I. Ronneberger, Y. Li, R. Mazzarello*, Magnetic properties of crystalline and amorphous phase-change materials doped with 3d impurities, Advanced Materials 24, 4387-4391 (2012).
(3) Y. Li, Wei Zhang, M. Morgenstern, and R. Mazzarello*, Electronic and magnetic properties of zigzag graphene nanoribbons on the (111) surface of Cu, Ag and Au, Physical Review Letters 110, 216804 (2013)
(4) V.L. Deringer, Wei Zhang, M. Lumeij, S. Maintz, M. Wuttig, R. Mazzarello,* R. Dronskowski*, Bonding Nature of Local Structural Motifs in Amorphous GeTe. Angew. Chem. Int. Ed. 53, 10817-10820 (2014) (Cover Paper)
(5) Wei Zhang, I. Ronneberger, P. Zalden, M. Xu, M. Salinga, M. Wuttig, R. Mazzarello*, How fragility makes phase-change data storage robust: insights from ab initio simulations, Scientific Reports 4, 6529 (2014).
(6) Wei Zhang, Matthias Wuttig, Riccardo Mazzarello*, Effects of stoichiometry on the transport properties of crystalline phase-change materials, Scientific Reports 5, 13496 (2015).
(7) Wei Zhang*, Volker L. Deringer, Richard Dronskowski, Riccardo Mazzarello, Evan Ma, Matthias Wuttig, Density functional theory guided advances in phase-change materials and memories, MRS Bulletin, 40, 856-869 (2015).
(8) I. Ronneberger, Wei Zhang, H. Eshet, R. Mazzarello*, Crystallization properties of GeSbTe phase-change compounds from advanced simulations, Adv. Funct. Mater. 40, 6407-6413 (2015) (Cover Paper)
(9) J.-Y. Raty, Wei Zhang, J. Luckas, R. Mazzarello, C. Bichara, M. Wuttig, Aging mechanisms in amorphous phase-change materials, Nature Communications 6, 7467 (2015)
(10) M. Xu*, Wei Zhang, R. Mazzarello and M. Wuttig*, "Disorder Control in Crystalline GeSb2Te4 using High Pressure", Advanced Science 2, 1500117 (2015) (Cover paper)
(11) T.-P. Ying, Y.-Q. Gu, X. Chen,X.-B. Wang, S.-F. Jin, L.-L. Zhao, Wei Zhang, X.-L. Chen, Anderson localization of electrons in single crystals: LixFe7Se8, Science Advances, 2, e1501283 (2016)

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身处信息全球化的今天，我们的周遭充斥着大量的信息。手机、个人电脑的使用日益普及，微信、微博等手机软件已经成为人们生活的“必需品”。在商业领域，具有出色运算能力的计算机起着举足轻重的作用。爆炸式增长的信息对数据的存储与运算提出了极大的挑战。为应对这样的挑战，我国科研人员们正在不懈努力。西安交通大学“十大学术新人”之一的张伟教授，就是他们中的一员。

潜心科研，以材料存储世间万象

张伟从本科起就开始了与材料物理相关的学习与科研，从懵懂青涩到初见成果，他始终恪守着自己的原则。他说：“科学研究要坚持以解决问题为导向，踏实勤恳，扎扎实实走好每一步。”博士阶段，张伟赴德国亚琛工业大学求学，也是从那时起，他将相变存储材料确定为自己长期的研究方向。

谈及选择该方向的原因，张伟打开了话匣子。“当代社会可谓是信息社会，信息技术和信息产业在经济和社会发展中扮演的角色越来越重要。”他解释说，“人类拥有的信息量以指数函数的速度急剧上升，对相关信息技术的要求也随之提高。因而研发具备存储密度大、读写速度快、能耗低的新式通用式存储介质势在必行。”不过，张伟教授坦言，目前商用计算机体系架构内各存储部件，即缓存、内存和硬盘之间的性能差距日益加大，其间的数据交换效率也已成为了电子设备发展的瓶颈。他说：“就我个人的研究而言，这一瓶颈对应的是基础材料学的问题。我所从事的研究以材料模拟与设计为主，解决相变存储器件设计与产业化发展中遇到的基础科学问题，助力新式信息技术的产业化发展。”

提起相变存储器，张伟如数家珍，兴致颇高。不大的办公室里，最显眼的便是各类相关资料，不难看出他对这份科研事业从心底生出的热爱，也许正是这样的热忱，让他一头扎进科研，要开发出性能更优越的相变存储材料。

求真求实，用严谨孕育科研果实

留德期间，张伟师从相变材料领域的权威学者Matthias Wuttig教授和计算材料领域知名学者Riccardo Mazzarello教授。四年多的海外求学生涯让他收获颇丰。他获得了德国博士最高荣誉“Summa Sun Ladue”,参与了数项德国国家级以及欧盟的科研项目。顺利取得博士学位后，他还从事了一年多博士后研究工作。张伟说：“不论是本科的学习，还是硕士、博士阶段的学习，我学到的不仅是专业知识，更是严谨务实的治学态度。”

2015年，张伟加入西安交大材料学院微纳中心，先后任特聘研究员、教授等职。迈入人生新阶段，科研仍是张伟生活的重心。为了解决一个特定的问题他会不断思考，尝试各种理论与实验手段，以某一类实验为依托，力求解决领域内的关键科学问题。科研路上，张伟每一步都走得扎扎实实，不急不躁。保质远比求量更为重要，在他眼中，每一份论文、每一项科研成果都是他的“代言人”，是他和全球业界同事的“传话筒”，因而必须高质量完成。在日常的科研中，他不断自我反思，提高研究工作效率。

严谨的科研态度是张伟取得丰硕研究成果的最佳保障。近期，张伟与著名材料学专家马恩教授以及上海中科院微系统所合作，针对提升相变存储器写入速度这一关键问题，开发设计出了新型钪锑碲种合金相变材料，将相变存储器的写入时间缩短至0.7纳秒，达到了缓存速度级别。而其数据储量确可比缓存大一万倍，且造价仅为缓存的百分之一，这将有效推动通用存储器的发展，以应对海量数据带来的压力。同时，大大提高了相变材料存储器的性能。此外，他还通过材料模拟计算清晰地揭示了超快结晶化以及超低功耗的微观机理，该研究成果对于材料结晶化方面的基础研究及相关理论发展具有重要的指导意义，并为实现我国自主的通用存储器技术奠定了基础。该工作于2017年11月发表于Science，并在同期杂志上得到国际同行的正面评述。

作为首批西安交通大学青年拔尖人才计划的入选者，张伟已获国家“##计划”青年学者项目、国家自然科学基金委项目、中德国家科学中心专项资助等，主持项目经费超过500万元。已在Science,Nature Materials,Advanced Materials等多个国际权威学术期刊发表论文30余篇。

扎根交大，用热血与青春谱写西迁新篇章

作为土生土长的西安人，张伟对西安这颗西部明珠感情深厚。背井离乡求学十余载，他赴德留学归来后，毅然决然选择了回到西安建设家乡。张伟说：“小时候我就向往西安交大的书香氛围。”选择交大扎根西北、奉献西部，这让有志回报祖国、投身科研的他欣喜不已。

入职三年来，交大浓厚的学术氛围和深厚的文化底蕴深深影响着张伟。提及交大精神，西迁精神无疑是闪光的一点。在他眼中，西迁精神便是到祖国最需要的地方去奋斗，这种精神鼓舞着一代又一代交大人。除了做好科研工作，他还利用自己的语言优势，承担起材料学院国际化发展工作。日前，料科学院为响应国家一带一路倡议，立足“双一流”与创新港建设，组织学院外事工作小组，张伟教授担任组长一职，为进一步提升学院乃至西安交大的国际化竞争力和影响力贡献自己的力量。

“慎而思之，勤而行之。”张伟怀着对科研、对西部一以贯之的热忱，恪守着严谨勤恳的态度，以自己的方式抒写着科研人的青春华章。

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西安交大张伟相变存储综述论文在《自然综述-材料学》刊发

移动电子设备，人工智能，大数据，云计算正在迅速改变着我们的社会和生活，但伴随的是海量数据的产生与传输。这对数据存储和处理提出了巨大挑战。现有的电子设备以及计算构架已经达到其极限，无法更进一步地提升计算速率同时减小器件尺寸（摩尔定律失效）。近十年来，世界各大半导体公司、高校、研究所投入了大量精力来开发新式的计算设备，包括通用存储器与神经元计算设备。前者将打破数据存储与内存之间的界限，而后者将从根本上对现行计算体系进行革新，突破现有的冯诺伊曼体系以实现数据存储与处理的统一。基于硫族化合物的相变材料是实现上述新式电子器件最具竞争力的新材料之一。

1月7日，自然综述类期刊《自然综述-材料学》 Nature Reviews Materials（影响因子51）在线发表了长篇综述, 从相变存储材料的材料学基础出发，详细讨论了相变材料的结晶化与非晶化机理，阐明了其在数据存储、通用存储器、神经元计算以及人工智能硬件发展方面的核心作用，并从材料设计的角度指出了相变存储芯片工业化过程中尚需解决的材料科学问题。西安交通大学材料学院金属材料强度国家重点实验室微纳中心（CAMP Nano[url=]）[/url][url=]张伟教授为该论文的第一作者与通讯作者。论文合作者包括美国约翰霍普金斯大学马恩教授以及两位德国亚琛工业大学合作教授。论文链接：[/url]https://www.nature.com/articles/s41578-018-0076-x

张伟教授与马恩教授关于相变存储材料的另一最新工作，于2018年6月18日以应邀短篇评述的形式发表在《自然材料》（影响因子39）上。该工作讨论了单质锑作为相变存储器核心材料的优势与不足，指出了纳米尺度边界效应对非晶稳定性的促进作用，并对玻璃化与结晶化两种截然相反过程之间的竞争与平衡提出了个人见解和未来研究方向。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-018-0114-5

上述两项工作得到了中组部青千项目、国家自然科学基金（编号：61774123、51621063）、111引智基地2.0（编号：BP2018008）以及西安交大青拔项目的支持。