Будущее полупроводников 2D-памяти: Атомно-тонкое хранилище с низкой теплотой
Исследовательская группа, состоящая из инженеров из Стэнфорда и НМСУ, может найти материал, способный произвести революцию на рынке полупроводников с двумерной памятью.
Электронная промышленность всегда ищет более мелкие и более эффективные устройства, особенно полупроводники. Из-за их выдающихся применений в фотоэлектрических и компьютерных отраслях промышленности - от транзисторов до солнечных элементов - возрастает интерес к поиску новых полупроводниковых материалов и их использованию для увеличения тока.
Существует много подходящих полупроводниковых материалов, каждый из которых обладает небольшими отклонениями в своих свойствах, которые обеспечивают преимущества и недостатки в их соответствующих применениях. Поскольку промышленные предприниматели стремятся повысить эффективность полупроводников, растет интерес к разработке новых полупроводниковых материалов.
Исследователи из Стэнфордского университета экспериментировали с материалом, известным как теллурид молибдена (IV) (MoTe 2), и они считают, что это обеспечит основу для революционно быстрого и эффективного набора двумерных чипов хранения данных.
Источник MoTe 2
Теперь, что делает теллурид молибдена настолько невероятным, что он имеет структуру с множеством электронных приложений благодаря своей способности кристаллизоваться однозначно (PDF). Его структура позволяет ему кристаллизоваться в двумерные листы, которые не только атомарно тонкие, но и гибкие и прозрачные.
По своей природе MoTe 2 является полупроводником и также способен проявлять фотолюминесцентные свойства, часто используемые на двумерном рынке полупроводников. Однако простой материал имеет еще одно уникальное свойство, которое отличает его от остальных. MoTe 2 обладает способностью существовать в двух разных состояниях с электрическими напряжениями изменения затвора: электропроводящим состоянием и непроводящим состоянием. Это конкретное свойство позволяет хранить информацию; два разных состояния могут быть определены как цифровые ноль или единицы, и это просто происходит, используя гораздо меньше материала, чем современные технологии.
Исследовательской группе было предложено найти способ эффективно вызвать изменение фазы в чипе MoTe 2. Яо Ли, студент PhD, работающий с исследовательской группой, рассказал о том, как создать эффективное изменение фазы в материале. Миниатюрный электрический заряд распределяется по специально разработанному чипу MoTe 2, который затем переключает кристалл от нуля до одного состояния или наоборот. Это изменение фазы было революционным в том, что он не полагался на давление или тепло, чтобы начать фазовое изменение.
Графическое представление фазового перехода между некристаллическими и кристаллическими состояниями. Изображение предоставлено Phys.org
До сих пор общий подход к выявлению изменения фазы в полупроводниковом материале заключался в том, чтобы быстро нагревать кристаллическую структуру, а затем немедленно охлаждать ее, чтобы перейти от нулевого состояния к одному состоянию. К сожалению, возникают различные проблемы, когда в сетях с высокой плотностью возникают быстрые изменения температуры. Мало того, что для этого требуется преобразование большого количества энергии, но также имеет тенденцию вызывать сбои в чипе с течением времени.
Для сравнения, структурный фазовый переход в MoTe 2 происходит при температуре около комнатной температуры в сверхбыстрых временных масштабах.
Используемый в настоящее время материал для фазового изменения называется германий-сурьмой-теллуром или GST. Его температура кристаллизации составляет от 100 до 150 градусов Цельсия и обычно в десять-сто раз толще, чем MoTe 2. Чистая тонкость MoTe 2 позволяет использовать электрические заряды вместо того, чтобы полагаться на тепло для изменения фазы. Это может повлиять на изменение полупроводниковых материалов с фазовым изменением, а также расширить рынок новых технологий, таких как умная одежда.
Материал MoTe 2 имеет потенциал для хранения данных в сотни раз быстрее, чем наши современные технологии на основе кремния, используемые в большинстве устройств на основе памяти, таких как ноутбуки и смартфоны. С новой премьерой материалов в лабораториях исследователи намерены разрабатывать атомарно-тонкие устройства хранения данных, что, возможно, приведет к изменению наших современных технологий на основе памяти.