Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Нанопровода Ge2Sb2Te5.
Зависимости силы тока от напряжения для кристаллического и аморфного состояний.
Зависимости сопротивления от амплитуды импульса силы тока (запись 100 нс, стирание 300 нс).
Зависимость сопротивления от числа циклов. Как видно, оно не изменяется.

Phase-change наноматериалы для хранения информации

Ключевые слова:  нанопровода, наноструктура, периодика, хранение информации

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

02 октября 2007

Универсальное устройство хранения информации должно обладать высокими скоростями чтения и записи. Кроме того, остро стоит проблема увеличения плотности записи информации, но не в ущерб надежности. Основные исследования в данной области ведутся в направлении уменьшения размеров бита информации и в настоящее время вплотную приблизились к наноразмерному диапазону.

Материалы, в которых возможно обратимое протекание фазовых превращений, например, переключение между кристаллическим и аморфным состояниями, могут быть успешно использованы для создания устройств хранения информации высокой плотности (phase-change material memory, PCM memory). Принцип работы таких устройств принципиально отличается от традиционных полупроводниковых элементов памяти. Запись информации основана на изменении сопротивления материала, а не на манипуляции с электрическими зарядами. Также возможно использование разницы оптических характеристик в двух состояниях.

Однако, при изготовлении наноструктур на основе phase-change материалов по технологии сверху-вниз (top-down) свойства материала, как правило, не сохраняются. Поэтому разумным выглядит другой подход, а именно, самосборка наноструктур из таких материалов.

Исследователи из University of Pennsylvania изучили изменение свойств важного phase-change материала Ge2Sb2Te5 в виде самособирающихся нанопроводов.

Нанопровода были синтезированы методом ПЖК при использовании золота в качестве катализатора. Они представляют собой монокристаллы толщиной 20 - 200 нм и длиной в несколько микрон (рис. 1). Такие кристаллы характеризуются малым сопротивлением и линейной зависимостью силы тока от напряжения. После приложения аморфизующего импульса сопротивление возрастает на два порядка и зависимость изменяется. Обратное переключение происходит при напряжении 1.8 В. То есть выполняется основное требование к материалам для записи информации. Запись и стирание осуществляется импульсами длиной порядка 100 нс.

Также было исследовано изменение свойств нанопроводов в зависимости от их толщины. Было показано, что при уменьшении толщины уменьшаются и величины рабочих токов. Например, для 200 нм провода сила тока записывающего импульса равняется 1.3 мА, а для 30 нм – 0.16 мА.

Надежность носителя информации на основе phase-change материалов обычно вызывает сомнения, т.к. аморфное состояние является метастабильным. Экстраполяция температурных зависимостей сопротивления 60 нм проводов Ge2Sb2Te5 показала, что при температуре 80 °С данные могут храниться до 20 лет. Для 30 нм проводов эта величина составляет всего 3 года. А для провода толщиной 150 нм срок хранения информации при 80 °С составляет 330 лет, что превосходит любые ныне используемые технологии со сравнимыми размерами бита. Такую стабильность ученые связывают с малым количеством дефектов в самособирающихся нанопроводах.

Уменьшение токов, необходимых для аморфизации и рекристаллизации профодов, происходящее при снижении толщины провода исследователи объясняют увеличением поверхностного вклада. В частности, было показано, что поверхность играет значительную роль при инициировании плавления и кристаллизации этих объектов.

Таким образом, было показано, что нанопровода Ge2Sb2Te5 обладают многими свойствами, необходимыми для создания универсальных устройств хранения информации. Для дальнейшего улучшения характеристик необходимо провести поиск новых составов, а для практического внедрения материала нужно всего ничего – разработка методов получения больших массивов phase-change нанопроводов.

Работа «Highly scalable non-volatile and ultra-low-power phase-change nanowire memory» была опубликована в Nature Nanotechnology (doi:10.1038/nnano.2007.291).


Источник: Nature Nanotechnology




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Микрогнездо
Микрогнездо

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 2)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume15/15-2
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 1)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume15/15-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2024 году
коллектив авторов
29 – 31 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2023 году
коллектив авторов
30 мая - 01 июня пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.