Tecnologia de memória de próxima geração – novos materiais são promissores

A memória de mudança de fase é um tipo de memória não volátil que usa a capacidade dos materiais de mudança de fase (PCM) para fazer a transição entre um estado amorfo, onde os átomos estão espalhados, e um estado cristalino, onde os átomos estão intimamente compactados. Essa mudança resulta em uma propriedade elétrica reversível que pode ser projetada para armazenar e recuperar dados.

Embora este campo ainda esteja em sua infância, a memória de mudança de fase tem o potencial de revolucionar o armazenamento de dados devido à sua maior densidade de armazenamento e capacidades de leitura e gravação mais rápidas. Mas o complexo mecanismo de comutação e os métodos de fabricação complexos associados a esses materiais ainda representam desafios para a produção em massa.

Comparação dos valores de Tc (temperatura de cristalização) e Tm (ponto de fusão) para diversos calcogenetos 2D TM; Os valores de Tc e Tm do NbTe4 foram determinados pela temperatura de início da cristalização e picos de fusão neste estudo. Crédito: Yi Shuang et al.

Nos últimos anos, dichalcogenetos de metais de transição Van Der Waals (vdW) bidimensionais (2D) surgiram como um PCM promissor para uso em memória de mudança de fase. Agora, um grupo de pesquisadores da Universidade de Tohoku destacou o uso potencial da pulverização catódica para fabricar tetrachalcogenetos vdW 2D de grandes áreas. Usando esta técnica, eles sintetizaram e identificaram um material excepcionalmente promissor, o telureto de nióbio (NbTe).₄) ・ Exibe um ponto de fusão extremamente baixo de cerca de 447°C (temperatura inicial), o que o distingue de outros TMDs.

“A pulverização é uma técnica amplamente utilizada que envolve a deposição de filmes finos de um material em um substrato, permitindo o controle preciso da espessura e composição do filme”, explica Yi Shuang, professor assistente do Instituto de Pesquisa de Materiais Avançados da Universidade de Tohoku e co-autor do papel. . “Temos NbTe depositado₄ Os filmes são inicialmente amorfos, mas podem ser cristalizados em uma fase cristalina 2D por recozimento em temperaturas acima de 272 °C.

Difração de elétrons selecionada e imagens TEM transversais de filmes finos de NbTe4 depositados a 350 °C. Crédito: Yi Shuang et al.

Ao contrário dos PCMs cristalinos amorfos tradicionais, como Ge₂Bienal de Sharjah₂T₅ (Imposto sobre Bens e Serviços), NbTe₄ Apresenta um baixo ponto de fusão e uma alta temperatura de cristalização. Esta combinação única proporciona energias de reinicialização mais baixas e melhor estabilidade térmica na fase amorfa.

Após a fabricação de NbTe₄s, os pesquisadores avaliaram o desempenho da conversão. Mostrou uma redução significativa na potência operacional em comparação com compostos convencionais de memória de mudança de fase. A temperatura estimada de retenção de dados de 10 anos foi de 135°C – melhor que 85°C conforme GST – indicando excelente estabilidade térmica e potencial para NbTe₄ Eles são usados ​​em ambientes de alta temperatura, como a indústria automotiva. Além disso, NbTe₄ Ela mostrou uma velocidade de comutação rápida de cerca de 30 ns, destacando ainda mais seu potencial como memória de mudança de fase de próxima geração.

“Abrimos novas possibilidades para o desenvolvimento de memórias de mudança de fase de alto desempenho”, acrescenta Shuang. “Com NbTe₄Baixo ponto de fusão, alta temperatura de cristalização e excelente desempenho de conversão, está posicionado como o material ideal para enfrentar alguns dos desafios atuais enfrentados pelos PCMs atuais.

Referência: “NbTe₄ “Matéria de mudança de fase: quebrando o equilíbrio de temperatura de mudança de fase no dichalcogeneto de metal de transição de Van Der Waals” por Yi Shuang, Qian Chen, Mihyun Kim, Yinli Wang, Yuta Saito, Shogo Hatayama, Paul Vons, Daisuke Ando, ​​​​Momogi Kubo, e Yuji Soto, 20 de junho de 2023, Materiais avançados.
doi: 10.1002/adma.202303646