Напряжённые суперрешётки – быстрый и эффективный тип фазовой памяти

В ходе совместного проекта Сингапурского университета технологии и дизайна (SUTD) и Шанхайского института микросистем и ИТ был разработан инновационный материал, в котором данные записываются в интерфейсах между слоями суперрешётки. Электрическое сопротивление такого материала велико, если атомы интерфейса расположены неупорядоченно и снижается при их организации.

Поскольку коммутация происходит только на поверхностях раздела, материал в слоях может оставаться неизменным в кристаллическом виде. Это также означает, что интерфейс может быть спроектирован с непереключающими слоями – всей структуре не обязательно переходить в неупорядоченное состояние. Благодаря этому суперрешётка в корне отличается от известных материалов фазовой памяти – неструктурированных сплавов, таких как Ge2Sb2Te5.

В статье для Nano Futures учёные показали, что быстрая коммутация в их наноструктурированном материале происходит в результате лавинной коммутации атомов интерфейса. Переключение первого атома требует значительной энергии, для последующих она снижается. Это ведёт к экспоненциальному увеличению вероятности переключения с ростом числа вовлечённых атомов.

Кроме того, оказалось, что энергию для переключения первого атома можно обеспечить внесением напряжений в интерфейс. Сконструированные исследовательским коллективом прототипные запоминающие устройства, в которых используется этот эффект, по всем рабочим характеристикам превзошли лучшие из существующих устройств фазовой памяти. Напряжение, ток и время переключения в них существенно меньше, а сопротивление при коммутации изменяется в 500 раз.

Авторы рассчитывают, что суперрешёточная технология найдёт применение в новых поколениях архитектур 3D-памяти, например, в 3D XPoint компании Intel. В настоящее время они работают над оптимизацией других аналогичных фазовых материалов для коммутационных приложений нанофотоники.