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操作されたハフニアが次世代メモリデバイスへの道を開く

科学者たちは、高性能コンピューティングの強化を目的として、ハフニアの強誘電体機能を活用するための新しいプロセスの概要を説明しています。科学者や技術者は過去 10 年間、酸化ハフニウム (ハフニア) と呼ばれるとらえどころのない強誘電体材料を活用して、次世代のコンピューティング メモリの先駆けを目指してきました。 を含む研究者チームは、 ロチェスター大学さんの ソビット・シン 米国科学アカデミー紀要を発行しました 勉強 バルク強誘電体および反強誘電体ハフニアをさまざまな用途に利用できるようにするための進歩を概説します。特定の結晶相では、ハフニアは強誘電特性、つまり外部電場を加えることで一方向または別の方向に変化できる電気分極を示します。 この機能はデータ ストレージ テクノロジで利用できます。 コンピューティングで使用される場合、強誘電体メモリには不揮発性という利点があり、電源がオフになってもその値が保持されます。これは、現在使用されているほとんどのタイプのメモリに勝るいくつかの利点の 1 つです。「ハフニアは、コンピュータ技術、特にデータストレージにおける実用的な用途のため、非常に興味深い材料です」と、同大学助教授のシン氏は言う。 機械工学科。 「現在、データを保存するために私たちは磁気形式のメモリを使用していますが、これは速度が遅く、動作に多くのエネルギーを必要とし、あまり効率的ではありません。強誘電体形式のメモリは堅牢で、超高速で、製造コストが安く、エネルギー効率が高いのです」 。」「強誘電体メモリは堅牢で、超高速で、製造コストが安く、エネルギー効率が優れています。」しかし、理論計算を行って材料特性を量子レベルで予測するシン氏は、バルクハフニアは基底状態では強誘電体ではないと言う。 最近まで、科学者はハフニアをナノメートルの厚さの薄い二次元膜として歪ませる場合にのみ、ハフニアを準安定な強誘電状態にすることができました。2021年、シン氏はラトガース大学の科学者チームの一員として、ハフニアをイットリウムと合金化し、急速に冷却することでハフニアを準安定な強誘電状態に維持させた。 しかし、このアプローチにはいくつかの欠点がありました。 「望ましい準安定相に到達するには、大量のイットリウムが必要でした」と彼は言う。 「したがって、我々は目標を達成できましたが、同時に、結晶内に多くの不純物や無秩序を導入したため、材料の主要な機能の多くが妨げられていました。問題は、どうすればそれを達成できるかということでした」得られる材料の特性を改善するには、可能な限りイットリウムを含まない準安定状態を使用する必要がありますか?」新しい研究でシン教授は、かなりの圧力を加えることで、バルクハフニアを準安定の強誘電体および反強誘電体で安定化できると計算した。どちらも次世代のデータおよびエネルギー貯蔵技術での実用化に興味深いものである。 テネシー大学ノックスビル校のジャニス・マスフェルト教授率いるチームは高圧実験を実施し、予測された圧力では材料が準安定相に変化し、圧力を取り除いてもそこに留まることが実証された。「これは実験と理論のコラボレーションの優れた例です」とマスフェルト氏は言う。新しいアプローチでは、安定剤の約半分のイットリウムしか必要としなかったので、成長したハフニア結晶の品質と純度が大幅に向上しました。 現在、シン氏と他の科学者らは、広く使用できる強誘電体ハフニアを大量に製造する方法を発見するまで、イットリウムの使用量をますます減らしていくつもりだと述べている。そして、ハフニアはその興味深い強誘電性によりますます注目を集め続けているため、シン氏は次回のイベントでこの材料に関する招待集中セッションを企画しています。 アメリカ物理学会の 3 月総会 2024年。Singh の貢献は次の支援を受けました。 大学研究賞。 /大学リリース。 元の組織/著者からのこの資料は、その時点の性質のものである可能性があり、明確さ、スタイル、長さのために編集されています。 Mirage.News は組織的な立場や立場をとらず、ここで表明されているすべての見解、立場、結論は著者のみのものです。全文を見る ここ。…