Pesquisadores revelam avanço para aumentar a durabilidade de dispositivos microeletrônicos de próxima geração

São PauloPesquisadores da Universidade de Minnesota (Twin Cities) descobriram novas informações sobre o desgaste de dispositivos microeletrônicos ao longo do tempo. Essas descobertas podem ajudar a melhorar o design desses dispositivos. O estudo focou nos junções de túnel magnético spintrônico (MTJs), que podem ser usados em dispositivos avançados de memória como a Memória Magnética de Acesso Aleatório (MRAM). O objetivo é tornar os sistemas de armazenamento de dados mais eficientes e duradouros.

Microscopia Avançada Revela Problemas em MTJs Nanostruturados

Pesquisadores utilizaram microscópios eletrônicos avançados para observar as partes minúsculas de MTJs nanoestruturados em nível atômico e em tempo real. Eles descobriram que um fluxo constante de eletricidade faz com que os pilares dentro dessas estruturas se estreitem, eventualmente levando os dispositivos a falhar. Esse problema foi observado em temperaturas muito mais baixas do que o esperado, mostrando que esses pequenos materiais possuem propriedades únicas, incluindo pontos de fusão diferentes.

Descobertas-chave incluem:

• Observação em tempo real da degradação de dispositivos utilizando microscopia eletrônica de transmissão (TEM).
• Identificação de "microfuros" como sinais iniciais de falha em dispositivos.
• Inesperados limiares de temperatura mais baixos para a decomposição de materiais.

Essas descobertas são cruciais para a indústria de semicondutores. Ao compreender como os materiais se deterioram em nível molecular, podemos aprimorar o design das unidades de memória. A pesquisa revela que alterar a composição e a estrutura desses materiais pode fazer com que novos dispositivos microeletrônicos durem mais e operem de maneira mais eficiente. Isso os torna mais confiáveis para diversas aplicações, como wearables inteligentes e inteligência artificial.

O estudo revela que observar os dispositivos enquanto estão em funcionamento (analisando corrente e voltagem) fornece informações muito mais detalhadas. Isso representa um grande avanço em relação aos métodos antigos e nos ajuda a compreender melhor o comportamento dos materiais.

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O futuro promissor das MRAMs e dispositivos spintrônicos

Há um enorme potencial para grandes avanços em MRAMs e outros dispositivos spintrônicos. Essas tecnologias prometem maior eficiência energética e velocidade, o que pode possibilitar sua popularização. No futuro, isso pode resultar em soluções de armazenamento mais eficientes e duradouras para computadores, smartphones e sistemas de IA.

A colaboração é fundamental neste trabalho significativo. Especialistas da Universidade de Minnesota e da Universidade do Arizona uniram-se, demonstrando as vantagens de trabalhar juntos em diversas áreas. O financiamento da Fundação Nacional de Ciência (NSF) e da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA) destaca o papel crucial dessa pesquisa no avanço da tecnologia nacional.

O empenho da equipe ressalta a importância de locais como a Facilidade de Caracterização da Universidade de Minnesota e o Centro de Nanotecnologia de Minnesota. Esses centros são fundamentais para avanços nas ciências dos materiais e na pesquisa de semicondutores.

Este estudo detalha como os dispositivos microeletrônicos de próxima geração falham e estabelece as bases para futuros avanços que podem tornar a tecnologia de armazenamento de dados mais robusta e eficiente.