Nowe odkrycie naukowe poprawiające trwałość urządzeń mikroelektronicznych dla bardziej wydajnych technologii przyszłości.

WarsawNaukowcy z Uniwersytetu Minnesoty w Twin Cities odkryli nowe informacje na temat tego, jak urządzenia mikroelektroniczne się zużywają. Wiedza ta może pomóc w usprawnieniu ich projektowania. Badania skupiały się na spintronicznych magnetycznych złączach tunelowych (MTJ), które mogą być wykorzystane w zaawansowanych urządzeniach pamięciowych, takich jak magnetorezystancyjna pamięć o dostępie swobodnym (MRAM). Celem jest zwiększenie wydajności i trwałości systemów przechowywania danych.

W badaniu tym naukowcy wykorzystali zaawansowane mikroskopy elektronowe, aby obserwować mikroskopijne części nanostrukturalnych MTJ na poziomie atomowym w czasie rzeczywistym. Odkryli, że stały przepływ prądu sprawia, iż małe filary w tych strukturach się zwężają, co ostatecznie prowadzi do awarii urządzeń. Problem ten obserwowano przy znacznie niższych temperaturach niż przewidywano, co sugeruje, że te niewielkie materiały mają unikalne właściwości, w tym odmienne punkty topnienia.

Kluczowe odkrycia obejmują:

• Obserwację w czasie rzeczywistym degradacji urządzeń za pomocą mikroskopii elektronowej w transmisji (TEM).
• Identyfikację „mikrootworów” jako wczesnych oznak awarii urządzenia.
• Niespodziewanie niższe progi temperatury dla rozpadu materiału.

Odkrycia te mają istotne znaczenie dla przemysłu półprzewodników. Poprzez zrozumienie, jak materiały ulegają degradacji na poziomie molekularnym, możemy ulepszyć projektowanie jednostek pamięci. Badania pokazują, że zmiana składu i struktury tych materiałów może sprawić, że nowe urządzenia mikroelektroniczne będą działać dłużej i wydajniej. Dzięki temu stają się bardziej niezawodne w różnych zastosowaniach, takich jak inteligentna odzież i sztuczna inteligencja.

Badanie wskazuje, że obserwacja urządzeń w trakcie ich działania (przy użyciu aktualnego prądu i napięcia) dostarcza znacznie bardziej szczegółowych informacji. To stanowi ogromny postęp w porównaniu do starszych metod i pomaga nam lepiej zrozumieć zachowania materiałów.

Zobacz również:

Dzisiaj · 13:15

Nowe kwantowe podejście zwiększa efektywność systemów TPV, przekształcając ciepło w energię elektryczną

Technologie takie jak MRAM i inne urządzenia spintroniczne mają ogromny potencjał do znaczących ulepszeń. Dzięki lepszej efektywności energetycznej i szybkości, postępy w tej dziedzinie mogą przyczynić się do ich szerszego wykorzystania. W przyszłości może to prowadzić do bardziej wydajnych i trwałych rozwiązań do przechowywania danych dla komputerów, smartfonów i systemów AI.

Współpraca odgrywa kluczową rolę w tej istotnej pracy. Specjaliści z Uniwersytetu Minnesoty i Uniwersytetu Arizony połączyli siły, co pokazuje korzyści płynące z międzydziedzinowego działania. Finansowanie z Narodowej Fundacji Nauki (NSF) i Agencji Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obronie (DARPA) podkreśla istotną rolę, jaką to badanie odgrywa w rozwoju technologii narodowej.

Współpraca zespołowa podkreśla znaczenie takich miejsc jak Zakład Charakterystyki Uniwersytetu Minnesota oraz Centrum Nano w Minnesocie. Te placówki są kluczowe dla postępów w naukach o materiałach i badaniach nad półprzewodnikami.

Badanie to opisuje, w jaki sposób urządzenia mikroelektroniczne nowej generacji ulegają awariom i tworzy podstawy dla przyszłych postępów, które mogą uczynić technologię przechowywania danych bardziej odporną i wydajną.