Forscher des Indian Institute of Science (IISc), des MIT und der University of Pennsylvania haben einen bemerkenswerten Durchbruch in der Phase-Change-Speichertechnologie (PCM) erzielt und deren Energieverbrauch um erstaunliche eine Milliarde Mal reduziert. Dieser Fortschritt könnte die Datenspeichersysteme revolutionieren.
PCM, eine vielversprechende Alternative zum herkömmlichen Speicher, funktioniert, indem Materialien wie Indiumselenid (In?Se?) zwischen amorphen (ungeordneten) und kristallinen (geordneten) Zuständen umgeschaltet werden, ähnlich den binären Ein/Aus-Zuständen im digitalen Speicher. Allerdings hat die konventionelle Methode, bekannt als 'Melt-Quench', die Skalierbarkeit der Technologie aufgrund ihrer hohen Energieanforderungen eingeschränkt.
Das Forschungsteam entdeckte, dass ein elektrischer Strom Phasenänderungen in Indiumselenid mit minimalem Energieaufwand induzieren kann. Die einzigartigen ferroelektrischen und piezoelektrischen Eigenschaften dieses Materials ermöglichen es ihm, sich natürlich zu polarisierten und unter mechanischem Stress einen elektrischen Strom zu erzeugen, was es zu einem idealen Kandidaten für energieeffiziente PCM macht.
In Experimenten führten elektrische Ströme, die durch Indiumselenid flossen, dazu, dass Teile des Materials in die amorphe Phase übergingen und dabei natürliche Phänomene wie Lawinen und Erdbeben nachahmten. Diese Transformation erfolgt aufgrund kleiner Deformationen in der Schichtstruktur des Materials, die Schallwellen erzeugen, die den Amorphisierungsprozess verstärken.
Ritesh Agarwal von der University of Pennsylvania, der die Forschung leitete, erklärte: 'Dies eröffnet ein neues Feld struktureller Transformationen in Materialien, wenn diese Eigenschaften zusammenkommen.' Die Auswirkungen auf energieeffiziente Speichervorrichtungen sind erheblich und könnten den Weg für eine neue Ära im Datenspeicher mit dramatisch reduzierten Energieanforderungen ebnen. Dieser Durchbruch könnte den USA auch einen Wettbewerbsvorteil in der Halbleitertechnologie verschaffen, insbesondere im Vergleich zu China.