Память на основе фазового перехода, возможно, появится в ноутбуках и сотовых телефонах

Ячейки с фазовым переходом на основе углеродных нанотрубок. Верхняя и нижняя ячейки находятся в состоянии

Ячейки с фазовым переходом на основе углеродных нанотрубок. Верхняя и нижняя ячейки находятся в состоянии "включено", а средняя - "выключена". (кликните картинку для увеличения)

17.03.2011 (19:31)
Просмотров: 4785
Рейтинг: 2.00
Голосов: 3

Теги:
переход, фаза, память, диск, нанотрубка,
Технология >> Нанотехнология






Ваша оценка
-2 -1 0 1 2
Память, принцип действия которой основан на фазовом переходе в определенном материале, уже используется для хранения информации на перезаписываемых дисках. Однако достаточно высокие требования к энергии, которая требуется для работы с такими материалами, делает этот принцип записи информации неприменимым в мобильных устройствах. Исследователи из США преодолели этот барьер, предложив способ уменьшить эту энергию за счет снижения объема специального материала, приходящийся на один бит памяти, что дает 100-кратное снижение энергетических требований по сравнению с текущей ситуацией.

Ячейки памяти на основе фазового перехода в определенном материале представляют собой те самые активные элементы в перезаписываемых DVD-дисках. Обычно они производятся из халькогенидов (бинарных химических соединений элементов шестой группы периодической таблицы Менделеева с металлами), например, на основе сплава антимонида и теллурида германия Ge-Sb-Te, сокращенно, GST. При помощи нагревающих импульсов напряжения, материал «переключается» из аморфного («выключенного») состояния в кристаллическое («включенное»). При этом аморфное состояние имеет чрезвычайно высокое сопротивление, а кристаллическое, наоборот, низкое.

Оба состояния являются стабильными, если «выключена» подача энергии извне (внешнее «нагревающее» напряжение), т.е. подобные материалы можно назвать идеальными для энергонезависимых устройств хранения данных, например, флэш-памяти или жестких дисков. Что самое интересное, фазовый переход может осуществляться всего за несколько наносекунд, а это намного быстрее, чем, например, переключение битов в твердотельной флэш-памяти. Главным препятствием в развитии подобных устройств является достаточно большая энергия, необходимая для переключения между аморфным и кристаллическим состояниями.

Для решения этой проблемы группа ученых из University of Illinois Urbana-Champaign (США) использовала углеродные нанотрубки для создания отдельных ячеек с фазовыми переходами нанометрового масштаба. Они формировали небольшие разрывы в нанотрубках при помощи метода, получившего название электронного прорыва. Эта простая техника позволяет создавать разрывы размерами от 20 до 300 нм в центре нанотрубки. Далее образовавшийся разрыв заполнялся халькогенидом.

Изначально устройство находилось в «выключенном» состоянии, т.к. GST-биты были аморфны, т.е. имели высокое сопротивление (порядка 50 МОм). Когда через нанотрубку подается напряжение (нанотрубка в данном случае функционирует как «контакт»), в промежутке возникает электрическое поле, которое «переключает» ячейку в кристаллическую фазу. Сопротивление этой фазы почти в 100 раз меньше – порядка 0,5 МОм.

«Переключению» подвергается чрезвычайно малый фрагмент материала, размещенного в промежутке. Т.е. для этого требуется достаточно малая энергия, т.к. не происходит никакого энергетического рассеяния на крупных металлических проводах и в прочих деталях «записывающей головки». Подробное описание достижений было опубликовано в журнале Sciencexpress.

По мнению исследователей, достигнутый результат очень важен, т.к. материалы, позволяющие построить ячейки памяти на основе фазового перехода, являются наиболее перспективными с точки зрения замены флэш-памяти в ноутбуках, сотовых телефонах и многих других портативных электронных устройствах. Стократное снижение требуемой энергии может продлить срок службы батарей и открыть массу новых применений для данной технологии.

Нравится


Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:



самое популярное





Rambler's Top100