Een samenwerking tussen het lab van Judy Cha, de Carol en Douglas Melamed universitair docent werktuigbouwkunde en materiaalkunde, en IBM's Watson Research Center zou kunnen helpen een potentieel revolutionaire technologie levensvatbaarder te maken voor productie.

Phase-change memory (PCM)-apparaten zijn de afgelopen jaren naar voren gekomen als een baanbrekend alternatief voor willekeurig toegankelijk computergeheugen. Met behulp van warmte om de toestanden van materiaal te transformeren van amorf naar kristallijn, PCM-chips zijn snel, verbruiken veel minder stroom en hebben het potentieel om naar kleinere chips te schalen - waardoor het traject voor kleinere, krachtiger computergebruik om door te gaan. Echter, Het op grote schaal produceren van PCM-apparaten met een constante kwaliteit en een lange levensduur was een uitdaging.

"Iedereen probeert dat uit te zoeken, en we willen het faseveranderingsgedrag precies begrijpen, " zei Yujun Xie, een promovendus in Cha's lab en hoofdauteur van de studie. "Dat is een van de grootste uitdagingen voor geheugen met faseverandering."

Het werk van het Yale-IBM-onderzoeksteam kan deze hindernis helpen wegnemen. Met behulp van in situ transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) aan het Yale Institute for Nanoscience and Quantum Engineering (YINQE), ze observeerden de faseverandering van het apparaat en hoe het 'zelfgeneest' leegte - dat wil zeggen, lege ruimtes achtergelaten door de uitputting van materialen veroorzaakt door chemische segregatie. Dit soort holtes op nanoschaal hebben problemen veroorzaakt voor eerdere PCM-apparaten. Hun resultaten over zelfgenezing van holtes zijn gepubliceerd in: Geavanceerde materialen .

Het standaard PCM-apparaat heeft een zogenaamde paddestoelstructuur, terwijl het Yale-IBM-team een ​​beperkte PCM-structuur met een metalen voering gebruikte om het robuuster te maken. "De metalen voering beschermt het materiaal en vermindert de weerstandsdrift van de PCM, het verbeteren van de hele prestatie, ' zei Xie.

Door het faseveranderingsproces via TEM te observeren, zagen de onderzoekers hoe de zelfherstellende eigenschappen van het PCM-apparaat voortkomen uit een combinatie van de structuur van het apparaat en de metalen voering, waardoor het de faseverandering van het materiaal kan regelen.

Wanki Kim, een IBM-onderzoeker die aan het project werkte, zei dat de volgende stap mogelijk is om een ​​bipolaire operatie te ontwikkelen om de richting van de spanning te veranderen, die de chemische segregatie kan beheersen. In de normale bedrijfsmodus, de richting van de spanningsvoorspanning is altijd hetzelfde. Deze volgende stap zou de levensduur van het apparaat nog verder kunnen verlengen.