Una colaboración entre el laboratorio de Judy Cha, Carol and Douglas Melamed Assistant Professor of Mechanical Engineering &Materials Science, y el Watson Research Center de IBM podría ayudar a que una tecnología potencialmente revolucionaria sea más viable para la fabricación.

Los dispositivos de memoria de cambio de fase (PCM) han surgido en los últimos años como una alternativa revolucionaria a la memoria de acceso aleatorio de la computadora. Usando calor para transformar los estados del material de amorfo a cristalino, Los chips PCM son rápidos, usan mucha menos energía y tienen el potencial de escalar a chips más pequeños, lo que permite la trayectoria para más pequeños, informática más potente para continuar. Sin embargo, la fabricación de dispositivos PCM a gran escala con una calidad constante y una larga duración ha sido un desafío.

"Todo el mundo está intentando averiguarlo, y queremos comprender el comportamiento del cambio de fase con precisión, "dijo Yujun Xie, candidato a doctorado en el laboratorio de Cha y autor principal del estudio. "Ese es uno de los mayores desafíos para la memoria de cambio de fase".

El trabajo del equipo de investigación de Yale-IBM podría ayudar a superar este obstáculo. Utilizando microscopía electrónica de transmisión (TEM) in situ en el Instituto de Nanociencia e Ingeniería Cuántica de Yale (YINQE), observaron el cambio de fase del dispositivo y cómo "autocura" los vacíos, es decir, espacios vacíos dejados por el agotamiento de materiales provocado por la segregación química. Este tipo de huecos a nanoescala han causado problemas a los dispositivos PCM anteriores. Sus resultados sobre la autocuración de vacíos se publican en Materiales avanzados .

El dispositivo PCM estándar tiene lo que se conoce como estructura en forma de hongo, mientras que el equipo de Yale-IBM utilizó una estructura PCM confinada con un revestimiento metálico para hacerlo más robusto. "El revestimiento metálico protege el material y reduce la deriva de resistencia del PCM, mejorando todo el rendimiento, "Dijo Xie.

Al observar el proceso de cambio de fase a través de TEM, los investigadores vieron cómo las propiedades de autocuración del dispositivo PCM provienen de una combinación de la estructura del dispositivo y el revestimiento metálico, que le permiten controlar el cambio de fase del material.

Wanki Kim, un investigador de IBM que trabajó en el proyecto, dijo que el siguiente paso es posiblemente desarrollar una operación bipolar para cambiar la dirección del voltaje, que puede controlar la segregación química. En modo de funcionamiento normal, la dirección de la polarización de voltaje es siempre la misma. Este próximo paso podría prolongar aún más la vida útil del dispositivo.