A Pennsylvaniai Egyetem, a Massachusetts Institute of Technology (MIT) és az Indiai Tudományos Intézet kutatóinak közös munkája révén a fázisváltó memória (phase-change memory; PCM) energiatakarékosabbá vált, és a jövőben forradalmat indíthat el az adattárolásban. Az új eljárás lényege, hogy az indium-szelenid félvezető anyagot – energiaigényes olvasztási eljárás helyett – elektromos árammal amorfizálják. Azaz folyékony állapotba olvasztják, majd gyorsan lehűtik, hogy ne tudjanak kristályok kialakulni.
A PCM vagy másképp PRAM az információ tárolására „alakváltó” anyagokat használ. Az eljárás arra a fizikai jelenségre épül, hogy az anyagok másmilyen kristályszerkezetbe rendeződnek, ha az olvadáspontjuk feletti vagy az alatti állapotból hűlnek ki. A PCM írásakor megváltozik az adatot tároló cella hordozóanyagának kristályszerkezete, ami befolyásolja annak elektronikus vezetési tulajdonságait - a nagy ellenállást eredményező állapot jelentheti az 1-est, az alacsony pedig a 0-t. Mivel egyik állapot fenntartásához sem kell energia, ezért a flash memóriához hasonlóan a PRAM is megőrzi tartalmát kikapcsolt állapotban. A PRAM-nak azonban óriási előnye, hogy több nagyságrenddel lekörözi sebesség, kapacitás és a strapabírás (vagyis a kibírt írás-olvasási ciklusok) terén a flash-t vagy akár a DRAM-ot.
A PCM-et olyan eszközökben, mint a mobiltelefonok és a számítógépek, információ tárolására lehetne használni, de a fázisváltás befolyásolása, egy egységre vetítve, költséges és energiaigényes folyamat, ami továbbra is akadálya volt a nagyszabású alkalmazásnak – egészen eddig. Az amerikai-indiai kutatók ugyanis az olvasztás-hűtés megközelítés helyett elektromos impulzusokkal is el tudták érni a fázisváltást a germánium, antimon és tellúr ötvözeteiben. Csak éppen mindezt az ehhez a munkához szükséges energia egy milliárdod részével sikerült.
Amikor elektromos áram halad át az anyagon, apró, akár a méter milliárdod részéig terjedő szakaszok kezdenek amorfizálódni. Az indium-szelenid piezoelektromos tulajdonságai és réteges szerkezete egyes részeit instabil helyzetbe taszítja, hasonlóan a hegycsúcson mozgó hóhoz. Ahogy a torzult régiók összeütköznek, hanghullámok keletkeznek az anyagban. A hanghullámok úgy viselkednek, mint a földrengés során a földet mozgató szeizmikus hullámok, ami további deformációhoz és új amorf területek kialakulásához vezet.
Forrás: Interesting Engineering
A borítókép illusztráció, forrás: Adobe Stock /Bella Ciervo /Eurekalert
