Учени са открили начин да създадат PCM-памет, която консумира милион пъти по-малко енергия

Международен екип от учени е открил изненадващ ефект в полупроводниковия материал, известен като индиев селенид (In₂Se₃). Под въздействието на ток материалът преминава от кристална в аморфна форма, като за целта се използва милион пъти по-малко енергия, отколкото в случая на конвенционален импулсен запис на памет с фазов преход (полупроводникови или презаписваеми оптични дискове като DVD).

Откритието обещава да се превърне в последващото създаване на невероятно ефективна компютърна памет.

Паметта с фазов преход, независимо дали е полупроводникова или под формата на оптични дискове остава доста енергоемка по време на запис и изтриване, въпреки че може да съхранява данни без да консумира енергия. Записването и изтриването се извършват с импулси, които буквално разтопяват материала в клетката или слоя на диска – нагряването в локална област може да достигне 800°C. Бързото охлаждане не позволява тя да възстанови кристалната си структура. Аморфното състояние води до високо съпротивление на тока, а кристалното състояние – до ниск, което определя състоянието на клетката 0 или 1. При оптичното съхранение нещата стоят по различен начин, но принципът е същият.

Провеждайки експерименти в Университета на Пенсилвания (UPenn) с проводник от индиев селенид, учените установяват, че материалът напълно преминава в аморфно състояние, без да бъде повлиян от импулс.

През проводника бил проведен малък ток и в един момент той бил спрян. Анализите показват, че материалът е придобил аморфна структура. В изследването се включили учени от Масачузетския технологичен институт (MIT), а пробите били изпратени за анализ в Индийския научен институт (IISc).

В IISc учените са разработили методика за наблюдение на процеса на аморфизация на индиев селенид буквално стъпка по стъпка в нанометричен и в по-голям мащаб. Оказало се, че в действие влизат две свойства на индиевия селенид – пиезоелектрично и сегнетоелектрично. Малък ток създава област на аморфизация в материала, а възникналите напрежения в кристалната решетка предизвикват нещо като земетръсен ефект в съседните области и процесът става лавинообразен. Процесът ще спре само когато целият материал стане аморфен.

Откритието може да доведе до създаването на невероятно енергийно ефективна памет с фазов преход (PCM). Според учените аморфизирането на клетка памет от индиев селенид изисква една милионна част от типичната консумация на съвременната PCM памет, което би променило всички системи за съхранение и изчисления.