Uma colaboração entre o laboratório de Judy Cha, Carol e Douglas Melamed Professor Assistente de Engenharia Mecânica e Ciência dos Materiais, e o Watson Research Center da IBM poderia ajudar a tornar uma tecnologia potencialmente revolucionária mais viável para a manufatura.

Dispositivos de memória de mudança de fase (PCM) surgiram nos últimos anos como uma alternativa revolucionária à memória de acesso aleatório do computador. Usando o calor para transformar os estados do material de amorfo em cristalino, Os chips PCM são rápidos, usam muito menos energia e têm o potencial de reduzir para chips menores - permitindo a trajetória para chips menores, computação mais poderosa para continuar. Contudo, fabricar dispositivos PCM em grande escala com qualidade consistente e longa durabilidade tem sido um desafio.

"Todo mundo está tentando descobrir isso, e queremos entender o comportamento da mudança de fase com precisão, "disse Yujun Xie, candidato a doutorado no laboratório de Cha e autor principal do estudo. "Esse é um dos maiores desafios para a memória de mudança de fase."

O trabalho da equipe de pesquisa Yale-IBM pode ajudar a superar esse obstáculo. Usando microscopia eletrônica de transmissão in situ (TEM) no Instituto Yale de Nanociência e Engenharia Quântica (YINQE), eles observaram a mudança de fase do dispositivo e como ele "cura a si mesmo" vazios - isto é, espaços vazios deixados pelo esgotamento de materiais causado pela segregação química. Esses tipos de vazios em nanoescala causaram problemas para dispositivos PCM anteriores. Seus resultados na autocura de vazios são publicados em Materiais avançados .

O dispositivo PCM padrão tem o que é conhecido como estrutura em cogumelo, enquanto a equipe Yale-IBM usou uma estrutura confinada de PCM com um revestimento metálico para torná-la mais robusta. “O liner metálico protege o material e reduz o desvio de resistência do PCM, melhorando todo o desempenho, "Xie disse.

Ao observar o processo de mudança de fase por meio do TEM, os pesquisadores viram como as propriedades de autocura do dispositivo PCM vêm de uma combinação da estrutura do dispositivo e do revestimento metálico, que permitem controlar a mudança de fase do material.

Wanki Kim, um pesquisador da IBM que trabalhou no projeto, disse que a próxima etapa é possivelmente desenvolver uma operação bipolar para mudar a direção da tensão, que pode controlar a segregação química. No modo de operação normal, a direção da polarização da tensão é sempre a mesma. A próxima etapa pode prolongar ainda mais a vida útil do dispositivo.