Une collaboration entre le labo de Judy Cha, le professeur adjoint Carol et Douglas Melamed en génie mécanique et science des matériaux, et le Watson Research Center d'IBM pourraient contribuer à rendre une technologie potentiellement révolutionnaire plus viable pour la fabrication.

Les dispositifs de mémoire à changement de phase (PCM) sont apparus ces dernières années comme une alternative révolutionnaire à la mémoire à accès aléatoire des ordinateurs. Utiliser la chaleur pour transformer les états du matériau d'amorphe à cristallin, Les puces PCM sont rapides, utilisent beaucoup moins d'énergie et ont le potentiel de réduire à des puces plus petites - permettant la trajectoire pour les plus petites, informatique plus puissante pour continuer. Cependant, fabriquer des dispositifs PCM à grande échelle avec une qualité constante et une longue endurance a été un défi.

"Tout le monde essaie de comprendre cela, et nous voulons comprendre précisément le comportement de changement de phase, " dit Yujun Xie, un doctorant dans le laboratoire de Cha et auteur principal de l'étude. "C'est l'un des plus grands défis pour la mémoire à changement de phase."

Les travaux de l'équipe de recherche Yale-IBM pourraient aider à surmonter cet obstacle. En utilisant la microscopie électronique à transmission (MET) in situ à l'Institut de Yale pour les nanosciences et l'ingénierie quantique (YINQE), ils ont observé le changement de phase de l'appareil et la façon dont il "s'auto-guérit" les vides - c'est-à-dire, vides laissés par l'épuisement des matériaux provoqué par la ségrégation chimique. Ces types de vides à l'échelle nanométrique ont causé des problèmes pour les appareils PCM précédents. Leurs résultats sur l'auto-guérison des vides sont publiés dans Matériaux avancés .

Le dispositif PCM standard a ce qu'on appelle une structure en champignon, tandis que l'équipe Yale-IBM a utilisé une structure PCM confinée avec un revêtement métallique pour la rendre plus robuste. "Le liner métallique protège le matériau et réduit la dérive de résistance du PCM, améliorer l'ensemble des performances, " dit Xie.

En observant le processus de changement de phase par MET, les chercheurs ont vu comment les propriétés d'auto-guérison du dispositif PCM proviennent d'une combinaison de la structure du dispositif et du revêtement métallique, qui lui permettent de contrôler le changement de phase du matériau.

Wanki Kim, un chercheur d'IBM qui a travaillé sur le projet, dit que la prochaine étape est éventuellement de développer une opération bipolaire pour changer le sens de la tension, qui peut contrôler la ségrégation chimique. En mode de fonctionnement normal, le sens de la polarisation en tension est toujours le même. Cette prochaine étape pourrait prolonger encore plus la durée de vie de l'appareil.