Una collaborazione tra il laboratorio di Judy Cha, il Carol e Douglas Melamed Assistant Professor di ingegneria meccanica e scienza dei materiali, e il Watson Research Center di IBM potrebbe contribuire a rendere una tecnologia potenzialmente rivoluzionaria più praticabile per la produzione.
I dispositivi di memoria a cambiamento di fase (PCM) sono emersi negli ultimi anni come un'alternativa rivoluzionaria alla memoria ad accesso casuale del computer. Utilizzando il calore per trasformare gli stati della materia da amorfo a cristallino, I chip PCM sono veloci, utilizzano molta meno energia e hanno il potenziale per ridimensionarsi a chip più piccoli, consentendo la traiettoria per piccoli, elaborazione più potente per continuare. Però, produrre dispositivi PCM su larga scala con una qualità costante e una lunga durata è stata una sfida.
"Tutti stanno cercando di capirlo, e vogliamo capire con precisione il comportamento del cambiamento di fase, " disse Yujun Xie, un dottorando nel laboratorio di Cha e autore principale dello studio. "Questa è una delle più grandi sfide per la memoria a cambiamento di fase".
Il lavoro del team di ricerca Yale-IBM potrebbe aiutare a superare questo ostacolo. Utilizzando la microscopia elettronica a trasmissione in situ (TEM) presso lo Yale Institute for Nanoscience and Quantum Engineering (YINQE), hanno osservato il cambiamento di fase del dispositivo e come "auto-guarisce" i vuoti - cioè, spazi vuoti lasciati dall'esaurimento dei materiali causato dalla segregazione chimica. Questi tipi di vuoti su scala nanometrica hanno causato problemi ai precedenti dispositivi PCM. I loro risultati sull'auto-guarigione dei vuoti sono pubblicati in Materiale avanzato .
Il dispositivo PCM standard ha la cosiddetta struttura a fungo, mentre il team Yale-IBM ha utilizzato una struttura PCM confinata con un rivestimento metallico per renderla più robusta. "Il rivestimento metallico protegge il materiale e riduce la deriva di resistenza del PCM, migliorare l'intera prestazione, " ha detto Xie.
Osservando il processo di cambiamento di fase attraverso TEM, i ricercatori hanno visto come le proprietà di autoguarigione del dispositivo PCM derivano da una combinazione della struttura del dispositivo e del rivestimento metallico, che gli permettono di controllare il cambiamento di fase del materiale.
Wanki Kim, un ricercatore IBM che ha lavorato al progetto, ha detto che il prossimo passo è forse quello di sviluppare un'operazione bipolare per cambiare la direzione della tensione, che può controllare la segregazione chimica. In modalità di funzionamento normale, la direzione della polarizzazione della tensione è sempre la stessa. Questo passaggio successivo potrebbe prolungare ulteriormente la durata del dispositivo.
