Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD

Menerapkan kacang ke PCM dan Optical data Storage Technologies

Published on September 16, 2010 at 8:57 PM

Kemampuan perubahan fase bahan untuk transisi mudah dan cepat antara fase yang berbeda telah membuat mereka berharga sebagai sumber daya rendah non-volatile atau "flash" memori dan penyimpanan data.

Sekarang kelas baru seluruh fase-mengubah bahan telah ditemukan oleh para peneliti dengan Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) dan University of California (UC) Berkeley yang dapat diterapkan untuk fase perubahan random access memory (PCM) teknologi dan kemungkinan optik penyimpanan data juga. Fase-perubahan baru bahan - nanokristal paduan dari logam dan semikonduktor - disebut "BEANS," untuk biner eutektik-paduan struktur nano.

Skema ini menunjukkan kurva entalpi sketsa untuk fase cair, kristal dan amorf dari kelas baru Nanomaterials disebut "Kacang" untuk Biner eutektik-Paduan struktur nano. (Gambar milik Daryl Chrzan)

"Tahap perubahan dalam kacang, beralih mereka dari kristal untuk amorf dan kembali ke negara kristal, dapat diinduksi dalam hitungan nanodetik oleh cahaya listrik saat ini, laser atau kombinasi keduanya," kata Daryl Chrzan, seorang ahli fisika yang memegang janji bersama dengan Berkeley Lab Bahan Ilmu Divisi dan UC Berkeley Departemen Ilmu dan Teknik Material. "Bekerja dengan germanium timah nanopartikel silika tertanam dalam kacang-kacangan awal kami, kami mampu menstabilkan kedua fase padat dan amorf dan bisa tune kinetika beralih antara dua hanya dengan mengubah komposisi."

Chrzan adalah penulis yang sesuai pada kertas laporan hasil penelitian ini yang telah dipublikasikan dalam jurnal NanoLetters berjudul "Embedded Biner struktur nano paduan eutektik:. Sebuah Kelas Baru Tahap Bahan Mengubah"

Co-authoring kertas dengan Chrzan adalah Swanee Shin, Julian Guzman, Chun-Wei Yuan, Christopher Liao, Cosima Boswell-Koller, Petrus Batu, Oscar Dubon, Andrew Kecil, Masashi Watanabe, Jeffrey Beeman, Kin Yu, Ager Joel dan Eugene Haller .

"Apa yang kami telah menunjukkan adalah bahwa struktur nano paduan eutektik biner, seperti titik-titik kuantum dan kawat nano, dapat berfungsi sebagai bahan perubahan fasa," kata Chrzan. "Kunci perilaku kami amati adalah embedding struktur nano dalam matriks volume nano. Kehadiran interface ini struktur nano / matriks membuat kemungkinan pendinginan cepat yang menstabilkan fasa amorf, dan juga memungkinkan kita untuk menyempurnakan kinetika transformasi fasa bahan-perubahan. "

Sebuah paduan eutektik adalah bahan logam yang meleleh pada suhu serendah mungkin untuk campur konstituen. Senyawa timah germanium paduan eutektik yang telah dipertimbangkan oleh para peneliti sebagai bahan perubahan fase prototipikal karena dapat eksis pada suhu kamar dalam keadaan baik kristal stabil atau keadaan amorf metastabil. Chrzan dan koleganya menemukan bahwa ketika germanium nanocrystals timah tertanam di dalam silika amorf yang nanocrystals membentuk struktur nano bilobed yang setengah kristal semikonduktor kristal logam dan setengah.

"Pendinginan cepat mencair berikut laser berdenyut menstabilkan suatu, metastabil amorf, negara fase komposisinya dicampur pada suhu kamar, sedangkan pemanasan moderat diikuti oleh kembali pendinginan lambat nanocrystals ke keadaan awal bilobed kristal mereka," kata Chrzan. "Silika bertindak sebagai tabung tes kecil dan sangat bersih yang batas-batas struktur nano sehingga sifat-sifat antarmuka Bean / silika mampu mendikte perubahan fase-sifat unik."

Sementara mereka belum secara langsung dicirikan sifat transportasi elektronik dari struktur Bean bilobed dan amorf, dari studi tentang sistem Chrzan terkait dan rekan-rekannya berharap bahwa transportasi serta sifat optik dari kedua struktur tersebut akan secara substansial berbeda dan perbedaan ini akan merdu melalui perubahan komposisi.

"Dalam keadaan paduan amorf, kami berharap Bean untuk tampilan normal, konduktivitas logam," kata Chrzan. "Dalam keadaan bilobed, Bean akan mencakup satu atau lebih hambatan Schottky yang dapat dibuat berfungsi sebagai dioda. Untuk tujuan penyimpanan data, konduksi metalik bisa menandakan nol dan penghalang Schottky yang bisa menandakan satu. "

Chrzan dan rekan-rekannya kini menyelidiki apakah BEANS dapat mempertahankan diulang-fase perubahan dan apakah switching bolak-balik antara struktur bilobed dan amorf dapat dimasukkan ke dalam geometri kawat. Mereka juga ingin model aliran energi dalam sistem dan kemudian menggunakan model ini untuk menyesuaikan cahaya / saat ini pulsa untuk optimal fase-mengubah properti.

Di-situ karakterisasi Transmisi mikroskop elektron dari struktur Bean dilakukan di Pusat Nasional Berkeley Lab untuk Mikroskopi Elektron, salah satu pusat utama dunia untuk mikroskopi elektron dan microcharacterization.

Last Update: 4. October 2011 22:01

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit