차세대 메모리 기술 – 새로운 소재가 가능성을 보여줍니다

도호쿠 대학 연구진은 뛰어난 열 및 저장 능력을 갖춘 물질인 니오븀 텔루라이드(NbTe4)를 생성하기 위해 스퍼터링을 사용하는 고급 상변화 메모리를 개발했습니다.

상변화 메모리(Phase Change Memory)는 상변화 물질(PCM)의 능력을 활용해 원자가 희박한 비정질 상태와 원자가 촘촘하게 배열된 결정 상태 사이를 전환하는 비휘발성 메모리의 일종이다. 함께. 이러한 변화로 인해 데이터 저장 및 검색을 위해 설계할 수 있는 역전기적 특성이 발생합니다.

이 분야는 아직 초기 단계이지만, 상변화 메모리는 더 높은 저장 밀도와 더 빠른 읽기 및 쓰기 기능으로 인해 데이터 저장에 혁명을 일으킬 가능성이 있습니다. 그러나 이러한 재료와 관련된 복잡한 전환 메커니즘과 복잡한 제조 방법은 여전히 ​​대량 생산에 어려움을 겪고 있습니다.

여러 TM 칼코게나이드의 Tc(결정화 온도)와 Tm(용융점) 값 비교 NbTe4의 Tc 및 Tm 값은 본 연구에서 결정화 개시 온도 및 용융 피크에 의해 결정되었습니다. 신용: Yi Shuang 외.

최근 몇 년 동안 2차원(2D) Van Der Waals(vdW) 전이 금속 칼코게나이드가 상변화 메모리에 사용하기 위한 유망한 PCM으로 등장했습니다. 이제 Tohoku University의 연구원 그룹은 vdW 테트라칼코게나이드의 대면적 2D 제조를 위한 스퍼터링의 잠재적인 사용을 강조했습니다. 이 기술을 사용하여 그들은 매우 유망한 물질인 니오븀 텔루라이드(NbTe)를 합성하고 식별했습니다.₄) ・ 약 447°C(시작 온도)로 매우 낮은 녹는점을 나타내며, 이는 다른 TMD 장치와 구별됩니다.

“스퍼터링은 재료의 얇은 필름을 기판에 증착하는 것과 관련하여 널리 사용되는 기술로, 필름 두께와 구성을 정밀하게 제어할 수 있습니다”라고 Tohoku University의 Advanced Materials Research Institute 조교수이자 논문 공동 저자인 Yi Shuang은 설명합니다. . 우리는 NbTe를 예금했습니다₄ 필름은 처음에는 비정질이었지만 272°C 이상의 온도에서 어닐링하여 2D 결정상으로 결정화될 수 있었습니다.

증착된 상태 및 350°C NbTe4 박막의 선택된 전자 회절 및 단면 TEM 이미지. 신용: Yi Shuang 외.

Ge와 같은 기존의 결정질 비정질 PCM과 달리₂샤르자 비엔날레₂티₅ (상품 및 서비스세), NbTe₄ 이는 낮은 융점과 높은 결정화 온도를 모두 보여줍니다. 이 독특한 조합은 비정질 단계에서 더 낮은 재설정 에너지와 향상된 열 안정성을 제공합니다.

NbTe 제작 후₄s, 연구자들은 변환 성능을 평가했습니다. 기존 상변화 메모리 복합재에 비해 작동 전력이 크게 감소한 것으로 나타났습니다. 10년 추정 데이터 보존 온도는 GST에 따르면 85°C보다 나은 135°C인 것으로 밝혀졌습니다. 이는 뛰어난 열 안정성과 NbTe의 잠재력을 나타냅니다.₄ 이는 자동차 산업과 같은 고온 환경에서 사용됩니다. 또한, NbTe₄ 약 30ns의 빠른 스위칭 속도를 입증해 차세대 상변화 메모리로서의 가능성을 더욱 부각시켰다.

Chuang은 “우리는 고성능 위상 변이 메모리 개발을 위한 새로운 가능성을 열었습니다.”라고 덧붙였습니다. NbTe와 함께₄낮은 융점, 높은 결정화 온도 및 탁월한 변환 성능으로 인해 현재 PCM이 직면한 일부 과제를 해결하는 이상적인 소재로 자리매김하고 있습니다.

참고: “NbTe₄ 상변화 물질: 반데르발스 전이금속 칼코게나이드의 상변화 온도 평형 깨기” – Yi Shuang, Qian Chen, 김미현, Yinli Wang, Yuta Saito, Shogo Hatayama, Paul Fones, Daisuke Ando, ​​​​Momogi Kubo 및 Yuuji Soto 저 , 2023년 6월 20일 고급 소재.
도이: 10.1002/adma.202303646