Фазовая память – это тип нелетучей памяти, который использует свойства материалов, изменяющих свою фазу (PCM), для перехода между аморфным состоянием (атомы неупорядочены) и кристаллическим (имеется дальний порядок в расположении атомов). Такое изменение создаёт обратимое электрическое свойство, которое может использоваться для хранения и извлечения данных.
Несмотря на то, что данная область только развивается, фазовая память обладает потенциалом радикально изменить сферу хранения данных благодаря высокой плотности хранения, быстрому чтению и записи. Однако сложный механизм переключения и методы изготовления таких материалов создают проблемы для массового производства.
В последние годы двумерные переходные металл-дихалькогениды стали перспективными материалами для фазовой памяти. Исследователи из университета Тохоку выявили потенциал использования напыления для создания больших областей из двумерных tetra-chalcogenides. С помощью этой техники они создали материал – ниобийтеллурид (NbTe4), который выделяется ультранизкой температурой плавления примерно 447 ºC.
“Метод напыления широко используется для нанесения тонких слоёв материала на подложку, что позволяет точно контролировать толщину и состав пленки”, – говорит Йи Шуан, доцент Института исследования материалов университета Тохоку. “Полученные нами пленки NbTe4 изначально были аморфными, но могли кристаллизоваться в двумерную слоистую кристаллическую фазу при температурах выше 272 ºC.”
В отличие от традиционных материалов PCM, таких как Ge2Sb2Te5, NbTe4 сочетает в себе низкую температуру плавления и высокую температуру кристаллизации. Эта уникальная комбинация обеспечивает уменьшенное энергопотребление и улучшенную термостабильность в аморфной фазе.
После создания NbTe4 ученые оценили его производительность при переключении. В ходе испытаний материал показал значительное снижение энергопотребления по сравнению с традиционными соединениями фазовой памяти. Ожидается, что NbTe4 будет сохранять данные на протяжении 10 лет при температуре до 135 ºC, что лучше показателей GST (85 ºC). Это указывает на высокую термостабильность и возможное использование NbTe4 в условиях высоких температур, например, в автомобильной промышленности.
“Мы расширили возможности для разработки высокопроизводительной фазовой памяти”, – добавляет Шуан. “С учётом низкой температуры плавления, высокой температуры кристаллизации и отличной производительности при переключении, NbTe4 выделяется как идеальный материал, способный ответить на некоторые из текущих вызовов, стоящих перед материалами PCM.”