Enriquecimiento con nitrógeno para la memoria RAM de cambio de fase

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Científicos chinos han estudiado las mejoras que puede introducir el enriquecimiento con nitrógeno en diferentes materiales candidatos a la fabricación de memoria RAM de cambio de fase. En sus estudios han determinado que cierta aleación de metales presenta mejores propiedades de cristalización al introducir este elemento, que permitirían mejorar la no volatilidad de este tipo de memoria.

Una de las principales aplicaciones potenciales de la tecnología de memoria de cambio de fase (PCM) es la Memoria de Acceso Aleatorio (RAM), pero las aleaciones de metales que se están utilizando para fabricar muchos prototipos presentan ciertos problemas en lo que se refiere a la no volatilidad. Esta memoria se basa en la alternancia del material PCM entre una fase cristalina y una amorfa, pero en esta fase en concreto se produce una cierta cristalización espontánea que limita la permanencia de la información.

Para resolverlo se ha comenzado a utilizar una técnica de enriquecimiento con nitrógeno de los materiales de cambio de fase, pero todavía no se conoce en profundidad la forma en que este método mejora las propiedades en cada tipo de aleación. Dos de las más utilizadas por los investigadores centrados en este campo son Ge2Sb2Te5 y Sc0.3Sb2Te3, que emplean Germanio y Escandio, respectivamente, como base de la mezcla.

Un nutrido grupo de investigadores de la Universidad de Shenzhen, la Universidad Ningbo, el Laboratorio de Materiales y Dispositivos Infrarrojos y el Laboratorio Key de Materiales y Dispositivos Fotoeléctricos de la provincia de Zhejiang y de la firma Vnuo Certification&Tes ting Co. Ltd., en China, han investigado la influencia del enriquecimiento con nitrógeno en estos materiales.

En un artículo técnico publicado en la revista Acta Materialia describen cómo el enriquecimiento con nitrógeno influye de forma diferente en la no volatilidad de la fase amorfa de estos dos compuestos. Explican que este elemento químico presenta una velocidad de cristalización de sub-nanosegundos, lo que puede resolver los problemas de estabilidad y confiabilidad de esta memoria.

Aunque han detectado que se produce un deterioro anormal en la estabilidad térmica de las películas de Sc0.3Sb2Te3 amorfas enriquecidas con nitrógeno, en comparación con las no enriquecidas. Esto da lugar a una mayor movilidad atómica a temperaturas elevadas, y hace que a temperaturas bajas se genere una red vítrea menos rígida.

Por ello, afirman que el enriquecimiento con nitrógeno lleva a una tasa acelerada de crecimiento de cristales y a una tasa de nucleación más elevada de forma heterogénea en estado estacionario. Pero aseguran que el nitrógeno contrarresta en parte la “asfixia cinética” que genera el uso del Escandio (Sc) a medida que se alcanza temperatura ambiente. En las conclusiones de su investigación aseguran que el enriquecimiento con nitrógeno de la aleación Sc0.3Sb2Te3 proporciona una cinética de cristalización que hace que este material sea un candidato prometedor para fabricar memoria RAM de cambio de fase.

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