محققان دانشگاه توهوکو برای ساخت حافظه کامپیوتری Phase Change نسل جدید از اسپاترینگ برای تولید نیوبیم تلورید (NbTe4)، ماده‌ای با قابلیت ذخیره‌سازی حرارتی به نوآوری‌های تازه‌ای دست پیدا کردند.
حافظه Phase Change نوعی حافظه پایدار محسوب می‌شود که با استفاده از مواد پایدار (PCM) و تغییر ساختاری آن‌ها از حالت amorphous به حالت crystalline اتم‌های را پراکنده یا به‌هم نزدیک می‌کند؛ به‌کارگیری چنین فناوری یک خاصیت الکتریکی برگشت‌پذیر در حافظه ایجاد می‌کند که می‌تواند برای ذخیره و بازیابی اطلاعات و داده‌های مهندسی مورد استفاده قرار بگیرد.
اگرچه حافظه‌های Phase Change در مراحل ابتدایی تحقیق‌وتوسعه به‌سر می‌برد، اما باید گفت با معرفی چنین فناوری ذخیره‌سازی داده متحول شده و وارد سطح جدید می‌شود؛ چراکه چگالی ذخیره‌سازی و قابلیت خواندن‌ونوشتن اطلاعات در این نوع حافظه با سرعت غیرقابل‌تصوری انجام می‌شود. از موانع بزرگ برای دست‌یابی حافظه می‌توان به مکانیسم سوئیچینگ پیچیده و روش‌های ساخت ملفوف مواد، چالش‌های فراوانی را پیش‌روی مهندسان برای تولید انبوه گذاشته است.
در تصویر بالا، مقایسه مقادیر دمای تبلور (Tc) و نقطه ذوب (Tm) کالکوژنیدهای دوبعدی دیده می‌شود؛ مقادیر Tc و Tc در NbTe4 با دمای شروع کریستالیزاسیون و پیک ذوب در این مطالعه تعریف شده است.
درسال‌های اخیر، ساختار واندروالسی دو بعدی دی‌کالکوژنیدهای فلزی به‌عنوان موادی پایدار (PCM) برای تولید حافظه Phase Change مورد استفاده قرار گرفت. درحال‌حاضر، گروهی دانشمندان و محققان دانشگاه توهوکو، از اسپاترینگ برای ساخت تترا کالکوژنیدهای دو بعدی واندروالسی بهره‌مند شده‌اند. آن‌ها با به‌کارگیری چنین روشی نوآورانه‌ای، ماده فوق‌العاده پایداری را به‌نام تلورید نیوبیم (NbTe4) شناسایی کردند که نقطه ذوب بسیار پایینی معادل 447 درجه سانتی‌گراد (دمای شروع) دارد و از سایر کالکوژنیدهای فلزی متمایز می‌شود.
یی شوانگ، استادیار موسسه تحقیقات مواد دانشگاه توهوکو و یکی از محققان پروژه عنوان کرد: اسپاترینگ روشی به‌حساب می‌آید که بهصورت گسترده به‌کار برده می‌شود و شامل لایه‌های نازک یک ماده روی بستری جدید می‌شود؛ همچنین روش یادشده کنترل دقیق ضخامت و ترکیب لایه‌های حافظه را فراهم می‌کند. تصاویر به وضوح نشان می‌دهد که NbTe4 رسوب شده درواقع نقطه صفر دیجیتالی (amorphous) است که می‌تواند در دمای بالای ۲۷۲ درجه سانتی‌گراد به نقطه یک دیجیتالی دوبعدی متبلور شود. برخلاف ماده پایدار آمورف کریستالی Ge2Sb2Te5، ماده NbTe4 از نقظه دوب پایین و دمای تبلور بالا را نشان می‌دهد. این ترکیب منحصربه‌فرد انرژی‌های کاهش یافته و پایداری حرارتی را در فاز آمورف بهبود می‌بخشد.
همچنین، پس از معرفی ساختار ماده NbTe4s، محققان با استفاده از سوئیچینگ آن را مورد بررسی قرار دادند که کاهش قابل‌توجهی را در مصرف انرژی نشان می‌دهد. دمای نگهداری داده‌های تخمینی امسال بهصورت عادی باید ۱۳۵ درجه سانتی‌گراد باشد؛ اعداد و ارقام از NbTe4 در صنایع دیگر مانند خودروسازی مورد استفاده قرار گرفته که پایداری حرارتی عالی را در متن خبر نشان می‌دهد. علاوه‌بر‌این، مواد NbTe4 سرعت سوئیچینگ سریع تقریبا 30 نانوثانیه را نشان داد که پتانسیل آن را به‌عنوان یک حافظه Phase change نسل بعدی برجسته‌تر می‌کند.
شوانگ درباره این موضوع اظهار کرد: «روش‌های جدیدی برای حافظه Phase Change پیدا کرده‌ایم. باتوجه‌به نقطه ذوب پایین، دمای تبلور و عملکرد سوئیچینگ فوق‌العاده NbTe4، این ماده به‌عنوان ایده‌آلی برای از بین بردن چالش‌های فعلی با مواد پایدار (PCM) استفاده خواهد شد.
اخبار مرتبط:
