Ett samarbete mellan Judy Chas labb, Carol och Douglas Melamed biträdande professor i maskinteknik och materialvetenskap, och IBMs Watson Research Center skulle kunna bidra till att göra en potentiellt revolutionerande teknik mer lönsam för tillverkning.

Phase-change memory (PCM)-enheter har under de senaste åren dykt upp som ett spelförändrande alternativ till datorminne med slumpmässig åtkomst. Använda värme för att omvandla materialets tillstånd från amorft till kristallint, PCM-chips är snabba, använder mycket mindre ström och har potential att skala ner till mindre marker – vilket tillåter banan för mindre, mer kraftfull datoranvändning för att fortsätta. Dock, att tillverka PCM-enheter i stor skala med jämn kvalitet och lång uthållighet har varit en utmaning.

"Alla försöker komma på det, och vi vill förstå fasförändringsbeteendet exakt, sa Yujun Xie, en doktorand i Chas labb och huvudförfattare till studien. "Det är en av de största utmaningarna för fasförändringsminnet."

Arbetet från Yale-IBM-forskargruppen kan hjälpa till att undanröja detta hinder. Genom att använda in situ transmissionselektronmikroskopi (TEM) vid Yale Institute for Nanoscience and Quantum Engineering (YINQE), de observerade enhetens fasförändring och hur den "självläker" tomrum - dvs. tomma utrymmen som lämnats av utarmningen av material som orsakas av kemisk segregation. Dessa typer av tomrum i nanoskala har orsakat problem för tidigare PCM-enheter. Deras resultat om självläkning av tomrum publiceras i Avancerade material .

Standard PCM-enheten har en så kallad svampstruktur, medan Yale-IBM-teamet använde en begränsad PCM-struktur med metallfoder för att göra den mer robust. "Metallinern skyddar materialet och minskar motståndsdriften hos PCM, förbättra hela prestandan, " sa Xie.

Genom att observera fasförändringsprocessen genom TEM, forskarna såg hur PCM-enhetens självläkande egenskaper kommer från en kombination av enhetens struktur och det metalliska fodret, som gör det möjligt för den att kontrollera fasförändringen av materialet.

Wanki Kim, en IBM-forskare som arbetade med projektet, sa att nästa steg möjligen är att utveckla en bipolär operation för att byta spänningsriktning, som kan kontrollera den kemiska segregeringen. I normalt driftläge, riktningen för spänningsförspänningen är alltid densamma. Detta nästa steg kan förlänga enhetens livslängd ytterligare.