Forschung -

Schneller Phasenwechselspeicher mit hoher Stabilität

Zum ersten Mal haben Forscher der "Singapore University of Technology and Design" und der "University of Cambridge" erfolgreich eine neue Version eines Phasenwechselspeichers mit kurzer Schaltzeit und ausgezeichneter Stabilität entwickelt.

"Der neuartige Phasenwechselspeicher kann so schnell sein wie modernste RAM-Chips, die für die künstliche Intelligenz (KI) in Telefonen in Betracht gezogen werden, und er könnte auch für eine Reihe anderer intelligenter Geräte verwendet werden", sagte Assistenzprofessor Desmond Loke, einer der Wissenschaftler im Forschungsteam.

Die neue Version des Phasenwechselspeichers, die in "ACS Applied Materials and Interfaces" beschrieben wurde ("Ultrafast Nanoscale Phase-Change Memory Enabled by Single-Pulse Conditioning"), konnte mit einem kostengünstigen Verfahren hergestellt werden. Das Verfahren verwendet einen normalen Spannungsimpuls und erfordert keine zusätzlichen Sondermaterialien.

Im traditionellen Phasenwechselspeicher kann das Material zwischen den glasartigen amorphen und kristallinen Ordnungszuständen umgeschaltet werden, die deutliche Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften aufweisen, wie zum Beispiel in der elektrischen Leitfähigkeit. Bereits vor einigen Jahren verwendete das Team mehrere konstante Niederspannungen, um die Schaltzeit zu reduzieren.

In der jüngsten Arbeit konzentrierte sich das Team auf die Verbesserung der Methode und der Technologie, um eine noch weitere Reduzierung der Schaltzeit zu erzielen.

Um das zu erreichen, entwickelten die Forscher einen einzigen Spannungsimpuls mit hoher Amplitude und einer mittleren Dauer, der auch als Schuss bezeichnet wird, um günstigere atomare Neuanordnungen in einem Material zu erzeugen.

Denn das Schmelzen und Abschrecken im zentralen Bereich einer Zelle kann dicht gefolgt von der Kristallisation erfolgen, die räumlich vom Zentrum getrennt ist. Die Kristallwachstumsrate kann auch bei niedrigeren Temperaturen langsamer sein.

Das Team fand heraus, dass die Integration des Einzelschussimpulses die Schaltzeit auf 400 ps reduziert und es den Zellen ermöglicht, eine hohe Stabilität des glasartigen Zustandes zu erreichen.

Die kombinierte Zeit für den Materialwechsel ist länger als bei den derzeit verfügbaren RAM-Chips, aber "wir erwarten, dass unsere Phasenwechselspeicher viel schneller werden können", sagte Loke.

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