Revolución en la electrónica: avance mejora la durabilidad de los dispositivos microelectrónicos

MadridInvestigadores de la Universidad de Minnesota Twin Cities han descubierto nueva información sobre cómo se desgastan los dispositivos microelectrónicos con el tiempo. Estos hallazgos pueden ayudar a mejorar el diseño de dichos dispositivos. El estudio se centró en uniones túnel magnéticas spintrónicas (MTJs), que podrían usarse en dispositivos de memoria avanzada como la Memoria de Acceso Aleatorio Magnética (MRAM). El objetivo es hacer que los sistemas de almacenamiento de datos sean más eficientes y duraderos.

Investigadores en este estudio utilizaron microscopios electrónicos avanzados para observar las diminutas partes de los MTJ nanoestructurados a nivel atómico en tiempo real. Descubrieron que un flujo constante de electricidad hace que los pequeños pilares en estas estructuras se estrechen, lo que finalmente causa que los dispositivos dejen de funcionar. Este problema se observó a temperaturas mucho más bajas de lo esperado, demostrando que estos materiales pequeños tienen propiedades únicas, incluyendo puntos de fusión diferentes.

Descubrimientos clave incluyen:

• Observación en tiempo real de la degradación de dispositivos usando microscopía electrónica de transmisión (TEM).
• Identificación de "microporos" como signos tempranos de fallo en los dispositivos.
• Umbrales de temperatura más bajos de lo esperado para la descomposición del material.

Estos hallazgos son cruciales para la industria de semiconductores. Al comprender cómo los materiales se descomponen a nivel molecular, podemos mejorar el diseño de las unidades de memoria. Esta investigación demuestra que modificar la composición y la estructura de estos materiales puede prolongar la vida útil y mejorar el rendimiento de nuevos dispositivos microelectrónicos. Esto los hace más confiables para diversas aplicaciones, como wearables inteligentes e inteligencia artificial.

El estudio revela que observar los dispositivos mientras están operando (utilizando corriente y voltaje) proporciona información mucho más detallada. Esta es una mejora significativa en comparación con los métodos antiguos y nos ayuda a comprender mejor los comportamientos de los materiales.

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Existen muchas posibilidades de realizar mejoras significativas en MRAM y otros dispositivos espintrónicos. Estas tecnologías ofrecen mayor eficiencia energética y velocidad, por lo que los avances en este campo podrían facilitar su popularización. En el futuro, esto podría resultar en soluciones de almacenamiento más eficientes y duraderas para computadoras, teléfonos inteligentes y sistemas de IA.

La colaboración es fundamental en este trabajo crucial. Expertos de la Universidad de Minnesota y la Universidad de Arizona han unido sus esfuerzos, demostrando las ventajas de trabajar juntos en distintas disciplinas. El financiamiento de la Fundación Nacional de Ciencia (NSF) y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) subraya el papel decisivo que esta investigación desempeña en el avance de la tecnología nacional.

El esfuerzo del equipo resalta la importancia de lugares como la Facultad de Caracterización de la Universidad de Minnesota y el Centro de Nanotecnología de Minnesota. Estos centros son cruciales para avanzar en ciencias de materiales e investigación en semiconductores.

Este estudio detalla cómo las dispositivos microelectrónicos de próxima generación se deterioran y sienta las bases para futuros avances que podrían hacer que la tecnología de almacenamiento de datos sea más robusta y eficiente.