Niezwykłe materiały, które mogą wyprzeć pamięci flash
Pomimo obecności praktycznie na całym rynku pamięci nieulotnych, technologia NAND nie pozwala na osiągnięcie rozmiarów poniżej 20 nm. Ma także ograniczenia w zakresie prędkości i trwałości (liczby cykli zapisu/wymazywania). Wszystkie nanourządzenia mające trafić na rynek będą wymagały nowych rozwiązań. Pamięci PRAM cechują się mniejszymi opóźnieniami i większą trwałością. Wykorzystują przede wszystkim szkło chalkogenkowe, które jest szybko podgrzewane i zmienia fazę z krystalicznej na amorficzną i odwrotnie. Faza krystaliczna (1 w systemie binarnym) ma bardzo niski opór, a faza amorficzna (0 w systemie binarnym) ma bardzo wysoki opór. Założeniem finansowanego ze środków UE projektu SYNAPSE (Synthesis and functionality of chalcogenide nanostructures for phase change memories) było zbadanie potencjału nowych nanostrukturalnych chalkogenkowych PCM w celu zmniejszenia ich rozmiarów, poboru mocy i kosztów. Naukowcy koncentrowali się na wykorzystaniu metaloorganicznego osadzania chemicznego z fazy gazowej (MOCVD) umożliwiającego kontrolowanie składu materiału, poprawę czystości, zwiększenie szybkości osadzania oraz uelastycznienie produkcji przemysłowej. Na różnych podłożach, MOCVD było wykonywane przy pomocy dwóch różnych metod "oddolnych": wzrostu selektywnego oraz VLS (vapour–liquid–solid). Celem było uzyskanie nanoprzewodów ulegających przemianie fazowej, czy to jedno- (rdzeń), czy dwumateriałowych (struktura rdzeń-powłoka). Badanymi materiałami były chalkogenki oparte na indzie i germanie. Szeroko zakrojone prace związane z modelowaniem i symulacjami dostarczyły danych na temat struktury i zachowania się materiałów. Symulacje przeprowadzone na modelach metodą elementów skończonych umożliwiły naukowcom dokładne zbadanie wpływu przenikania ciepła i kształtu nanoprzewodów na komórki pamięci. Techniki przetwarzania i wzrostu nanoprzewodów zbadano eksperymentalnie, koncentrując się na tellurku germanu i antymonu (jednym z najczęściej stosowanych chalkogenków w pamięciach PRAM), a także na osadzaniu In-Ge-Te oraz In-Ge-Te, odznaczających się wyższą stabilnością termiczną. W miarę jak pamięci SSD sięgają kresu swoich możliwości, stworzenie systemów pamięciowych wykorzystujących materiały PCM pozwoliłoby przezwyciężyć ograniczenia technologii flash. Udoskonalenie technik produkcji, ulepszone prekursory umożliwiające formowanie struktur urządzeń pamięciowych, mniejszy pobór mocy i skuteczne rozwiązania zwiększające zachowanie danych to kluczowe czynniki dla konkurencyjności technologii pamięci PRAM.
Słowa kluczowe
Pamięć PRAM, Ge-Sb-Te, In-Sb-Te, nanoprzewody z In-Ge-Te, samoorganizacja MOCVD, symulacje przejścia fazowego
