17 feb. 1999
2 minuten
Een nieuwe milieuvriendelijke elektronicalegering van 50 aluminiumatomen gekoppeld aan 50 antimoonatomen lijkt met succes te kunnen worden toegepast in nieuwe generaties ‘phase-change’ geheugens. Zulke geheugens kunnen de data-opslagtechnologie van de toekomst worden, volgens een artikel in het wetenschappelijke tijdschrift Applied Physics Letters.
Er wordt actief onderzoek gedaan naar de phase-change technologie als alternatief voor de alom gebruikte flashgeheugens, omdat die een beperkte opslagcapaciteit hebben en omdat phase-change geheugen veel sneller kan werken.
Phase-change geheugen werkt met materialen die onder invloed van een elektrische impuls kunnen omschakelen van een ongeordende amorfe structuur in een kristallijne structuur. In de amorfe toestand is de elektrische weerstand van het materiaal hoog, en in de kristallijne toestand juist laag – corresponderend met de toestanden 0 en 1 van binaire data.
Klein, snel en goedkoop
Flash geheugen wordt problematisch als de componenten kleiner worden dan 20 nanometer. Maar een phase-change geheugen kan gaan tot minder dan 10 nanometer, waardoor meer geheugen kan worden samengeperst in een kleine ruimte. "Dat is de belangrijkste eigenschap van dit type geheugen", zegt Xilin Zhou van het Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology van de Chinese Wetenschappelijke Academie. Bovendien kunnen volgens hem data veel sneller worden weggeschreven en zijn de componenten relatief goedkoop.
Twee elementen
Tot dusverre bevat het meest gebruikte materiaal voor phase-change geheugens germanium, antimoon en tellurium. Maar materialen met deze drie elementen zijn lastig te verwerken, aldus Zhou.
"Het productieproces voor phase-change geheugens van drieledige legeringen – zoals het traditionele germanium-antimoon-tellurium-materiaal – is moeilijk te beheersen. Het etsen en polijsten van het materiaal met chalcogenen kan de samenstelling van het materiaal veranderen, ten gevolge van de beweging van de telluriumatomen", legt Zhou uit. Daarom richtte hij zich met zijn collega’s op een materiaal met slechts twee elementen: aluminium en antimoon. Ze onderzochten de faseveranderingseigenschappen en ontdekten dat het materiaal thermisch stabieler is dan de Ge-Sb-Te-samenstelling. Zij zagen dat met name Al50Sb50 drie duidelijke weerstandsniveaus heeft, waardoor het niet twee, maar zelfs drie databits kan opslaan in een enkele geheugencel. Het zou dus kunnen worden gebruikt voor dataopslag met meer niveaus. "Een weerstandsverandering in twee stappen tijdens de kristallisatie van het materiaal kan worden toegepast voor multilevel data storage (MLS)," zegt Zhou. "Dus het aluminium-antimoon-materiaal lijkt veelbelovend voor toepassing in zeer dicht, niet-vluchtige geheugentoepassingen: het is thermisch stabiel en heeft MLS-mogelijkheden."
De wetenschappers onderzoeker nu hoe vaak de geheugencel kan schakelen.
Het artikel "Phase-transition characteristics of Al-Sb phase change materials for phase change memory application" door Xilin Zhou, Liangcai Wu, Zhitang Song, Feng Rao, Kun Ren, Cheng Peng, Sannian Song, Bo Liu, Ling Xu, en Songlin Feng is gepubliceerd in Applied Physics Letters. http://dx.doi.org/10.1063/1.4818662
De auteurs zijn aangesloten bij het Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology van de Chinese Academie voor wetenschappen en het National Laboratory of Solid State Nanostructures van de Nanjing University.
Anderen lazen ook
