Память с фазовым переходом активно рассматривается как альтернатива повсеместной флэш-памяти для приложений хранения данных, поскольку флэш-память ограничена по плотности хранения, а память с фазовым переходом может работать намного быстрее.Память с фазовым переходом основана на материалах, которые меняют свою неупорядоченную аморфную структуру на кристаллическую при приложении электрического импульса. Материал имеет высокое электрическое сопротивление в аморфном состоянии и низкое сопротивление в кристаллическом состоянии, что соответствует состояниям 1 и 0 двоичных данных.
Когда размер устройства меньше 20 нанометров, возникают проблемы с флэш-памятью. Но устройство памяти с фазовым переходом может быть меньше 10 нанометров, что позволяет втиснуть больше памяти в более узкие пространства. «Это самая важная особенность такого типа памяти», — сказал Силинь Чжоу из Шанхайского института микросистем и информационных технологий Китайской академии наук. Он также добавил, что данные могут быть очень быстро записаны в память с фазовым переходом, и эти устройства будут относительно недорогими.Пока что наиболее популярными материалами для устройств памяти с фазовым переходом являются германий, сурьма и теллур.
Но с соединениями с тремя элементами работать труднее, сказал Чжоу.«Трудно контролировать процесс производства тройных сплавов с памятью фазового перехода, таких как традиционно используемый материал германий-сурьма-теллур.
Травление и полировка материала халькогенами может изменить состав материала из-за движения атомов теллура, "объяснил Чжоу.Чжоу и его коллеги обратились к материалу, состоящему всего из двух элементов: алюминия и сурьмы. Они изучили свойства материала по изменению фазы и обнаружили, что он более термически устойчив, чем соединение Ge-Sb-Te.
Исследователи обнаружили, что Al50Sb50, в частности, имеет три различных уровня сопротивления — и, следовательно, способность хранить три бита данных в одной ячейке памяти вместо двух. Это говорит о том, что этот материал можно использовать для многоуровневого хранения данных.
«Двухступенчатое падение сопротивления во время кристаллизации материала можно использовать для многоуровневого хранения данных (MLS), и, что интересно, в ячейках памяти с фазовым переходом достигаются три различных уровня сопротивления», — говорит Чжоу. «Таким образом, материал алюминий-сурьма выглядит многообещающим для использования в энергонезависимой памяти с высокой плотностью записи из-за его хорошей термостойкости и емкости MLS».В настоящее время исследователи исследуют долговечность или обратимое электрическое переключение ячейки памяти с фазовым переходом с емкостью MLS.