Исследователи Наномасштабные изменения в материалах памяти для улучшения хранения данных

. Чтобы полностью контролировать, как материал для хранения данных переключается в физическую форму, исследователи разработали самые мощные электромагнитные импульсы в мире в диапазоне терагерцового излучения.

Это терагерцовый электромагнитный импульс, контролирующий физическую структуру материала хранения данных. (Image credit: Kyoto University / Hirori Lab)

Это последнее открытие может предоставить новые возможности для масштабирования устройств памяти, что в конечном итоге преобразует то, как компьютеры управляют данными.

Хотя компакт-диски (компакт-диски) вполне могут выходить из моды, они, возможно, подвели новое поколение компьютерных нанотехнологий. Компакт-диски имеют слой стекла, который содержит материал с изменением фазы, который может быть легко закодирован с данными, когда световые импульсы делают кристаллы в крошечных областях слоя либо расплавленными, либо растут.

Когда материалы с фазовым изменением активируются электрическими импульсами – вместо света – они будут создавать новые технологии памяти, которые имеют более быструю и стабильную работу, чем это было бы возможно во многих существующих типах устройств памяти. Более того, плотность памяти может быть увеличена за счет уменьшения площади памяти в материалах с фазовым изменением. Однако это продолжает оставаться серьезной проблемой из-за сложности регулирования роста процессов кристаллизации-кристаллизации и плавления-аморфизации.

Решая эту проблему в статье, опубликованной в Physical Review Letters исследовательская группа во главе с Киотским университетом применила мощные терагерцовые импульсы в качестве триггера и заметила нанометровый рост каждого кристалла в материал с фазовым изменением, содержащий германий, сурьму и теллур, или GST.

Одной из причин, по которым трудно контролировать кристаллизацию и аморфизацию GST под электрическим полем, являются эффекты тепловой диффузии в масштабе микрометра, связанные с электрическими входами, что также способствует кристаллизации . К счастью, терагерцовые технологии созрели до такой степени, что мы можем использовать короткие импульсы для генерации сильных электрических полей при подавлении нагревательных эффектов .

Хидеки Хирори, руководитель группы, Киотский университет.

Наряду со своими коллегами, Хирори разработал генератор терагерцовых импульсов, который смог доставить очень интенсивные и ультракороткие терагерцовые импульсы на пару золотых антенн. Эти терагерцовые импульсы генерировали электрическое поле в образце GST, аналогичное электрическому устройству с электрическим переключением. Наиболее существенно, этот метод значительно уменьшил тепловую диффузию из-за очень короткой длительности терагерцовых импульсов – около 1 пикосекунды, или 10 -12 секунд, что позволило отлично контролировать направление и скорость кристаллизации GST. Между парой золотых антенн область кристаллизации росла по прямой линии в направлении поля на несколько нанометров за импульс

Когда исследователи наблюдали пошаговые вариации кристаллизации, одновременно увеличивая количество терагерцовых импульсов, они были поражены, обнаружив, что проводимость кристалла быстро ускорилась после определенной точки и не увеличилась в соответствии с увеличением силы терагерца. Команда придумала теорию о том, что электроны, прыгающие между состояниями в кристалле, вносили удивительный источник тепла в систему и, следовательно, увеличивали кристаллизацию.

Наш эксперимент показывает, как можно достичь наноразмерного и контролируемого направления роста кристаллов в GST. Мы также определили феномен, который должен помочь в разработке новых устройств и в конечном итоге реализовать быстрый и стабильный потенциал цифровой обработки информации, который обещает этот материал .

Хидеки Хирори, руководитель группы, Киотский университет.

Source link