Новый, экологически чистый электронный сплав, состоящий из 50 атомов алюминия, связанных с 50 атомами сурьмы, может пригодиться в устройствах памяти на фазовых переходах – технологии будущего в области хранения данных. Так заявляют авторы статьи, опубликованной в журнале Applied Physics Letters.
Памятm на фазовых переходах активно продвигается в качестве альтернативы вездесущей флэш-памяти – та ограничена в плотности размещения информации, и по скорости работы также уступает памяти на фазовых переходах.
Новая память опирается на материалы, структура которых меняется из неупорядоченной, аморфной на кристаллическую под воздействием электрического импульса. Такие материалы обладают высоким электрическим сопротивлением в аморфном состоянии и низким – в кристаллической форме. Это соответствует единичкам и ноликам двоичной системы исчисления.
Флэш-память начинает давать сбои, если размер ее устройств меньше 20 нанометров. Однако устройство с фазовым переходом может быть даже меньше 10 нанометров! «Это самая главная особенность этого вида памяти», – говорит Силинь Чжоу (Xilin Zhou) из Шанхайского института микросистем и информационных технологий при Китайской академии наук. Также учёный добавил, что данные записываются на устройства ФП-памяти гораздо быстрее, стоят они относительно недорого.
До сих пор самыми популярными материалами для устройств памяти фазового перехода были германий, сурьма и теллур. Однако, по словам Чжоу, с таким трехкомпонентным соединением труднее работать.
«Нелегко контролировать производство ФП-памяти из трехкомпонентных сплавов, традиционно состоящего из германия, сурьмы и теллура. Гравировка и полировка материала с халькогенами может изменить состав материала из-за движения атомов теллура», – объяснил Чжоу.
Чжоу и его коллеги решили создать материал только из двух металлов – алюминия и сурьмы. Они изучили свойства материала при фазовом переходе. Оказалось, что двухкомпонентный материал гораздо более термически устойчив. Исследователи обнаружили, что соединение «Al50 – Sb50» имеет три различных уровня сопротивления, и, следовательно, устройства из данного материала могут хранить три бита данных в каждой ячейке памяти, вместо двух. Это говорит о том, что материал может быть использован для многоуровневого хранения данных.
«Двухступенчатое падение сопротивления при кристаллизации материала может быть использовано для многоуровневого хранения данных (MLS) и, что интересно, в ячейка ФП-памяти достигается три различных уровня сопротивления», – рассказывает Чжоу. «Таким образом, материал из алюминия и сурьмы является перспективным для использования в приложениях с энергонезависимой памятью высокой плотности благодаря своей термической стабильности и способностью к MLS».
Сейчас ученые исследуют выносливость (или обратимое перемагничивание) ячеек ФП-памяти, способных на MLS.