محققان چینی به رکورد ۱۰ میلیارد چرخه نوشتن در حافظه‌های نوظهور دست یافتند

به گزارش بیکینگ، این پژوهش که توسط دانشمندان دانشگاه شیدیان چین در همکاری با دانشگاه شهری هنگ‌کنگ و دانشگاه فودان انجام شده، روز پنجشنبه در نشریه معتبر Science منتشر شد.
محور اصلی این تحقیق، مواد فروالکتریک ورتزیتی و به‌طور خاص ترکیب آلومینیوم اسکاندیم نیترید (AlScN) است.

این ماده به دلیل داشتن دو حالت الکتریکی متمایز، قابلیت ذخیره‌سازی اطلاعات را دارد؛ ویژگی‌ای که امکان تغییر سریع حالت‌ها و مصرف انرژی کمتر را فراهم می‌کند.
یکی از مزیت‌های کلیدی این ماده آن است که با زنجیره تولید نیمه‌هادی‌های موجود سازگاری دارد؛ نکته‌ای حیاتی، زیرا موادی که نیازمند فرآیند تولید جدید هستند معمولاً همان مرحله تحقیقاتی متوقف می‌مانند.

چالش دیرینه دوام و راه‌حل تازه
برای استفاده تجاری، یک ماده باید بتواند میلیاردها چرخه سوییچینگ را تحمل کند. نسل‌های پیشین قطعات مبتنی بر AlScN تنها به حدود ۱۰۰ میلیون چرخه می‌رسیدند؛ محدودیتی که عمدتاً ناشی از میدان اجباری بالای این ماده بود و در هر چرخه سوییچینگ به آن آسیب می‌رساند.

پژوهشگران به‌جای انجام بازگشت کامل قطبش در هر چرخه -که بیشترین فشار را بر ماده وارد می‌کند- از روش سوییچینگ جزئی و دقیقاً تنظیم‌شده در خازن‌های فوق‌نازک بهره گرفتند. این رویکرد باعث شد قطبش کافی برای حفظ اثر حافظه باقی بماند، در حالی که میزان فرسایش در هر چرخه به‌شدت کاهش یافت.

نتیجه این روش، دستیابی به دوامی بیش از ۱۰ میلیارد چرخه در قطعاتی با ضخامت تنها ۴۵ نانومتر بود؛ همراه با ولتاژ شکست نزدیک به ۱۰ مگاولت بر سانتی‌متر در کوچک‌ترین نمونه‌ها. این ارقام رکوردی برای این دسته از مواد به شمار می‌رود.