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

Het toepassen van bonen in PCM en Optical Data Storage Technologies

Published on September 16, 2010 at 8:57 PM

Het vermogen van phase-change materials om gemakkelijk en snel de overgang tussen de verschillende fasen heeft hen waardevol als een low-power bron van niet-vluchtige of "flash"-geheugen en data-opslag.

Nu een hele nieuwe klasse van phase-change materials is ontdekt door onderzoekers met de Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) en de Universiteit van Californië (UC) Berkeley die kunnen worden toegepast op phase change random access memory (PCM) technologieën en mogelijk optische data-opslag ook. De nieuwe phase-change materials - nanokristallen legeringen van een metaal en halfgeleiders - worden "BONEN," voor binaire eutectische legering nanostructuren.

Dit schema laat zien enthalpie curves geschetst voor de vloeistof, kristallijne en amorfe fasen van een nieuwe klasse van nanomaterialen genaamd "bonen" voor Binary Eutectic-Alloy nanostructuren. (Foto met dank aan Daryl Chrzan)

"Fase veranderingen in bonen, schakelen ze van kristallijne naar amorfe en terug naar kristallijne toestanden, kan worden geïnduceerd in een kwestie van nanoseconden door elektrische stroom, laser-licht of een combinatie van beide," aldus Daryl Chrzan, een natuurkundige die gezamenlijke afspraken houdt met Berkeley Lab Materials Sciences Division en UC Berkeley's Department of Materials Science and Engineering. "Werken met nanodeeltjes germanium tin ingebed in silica als onze eerste BONEN, waren we in staat om zowel de vaste en de amorfe fase stabiliseren en konden afstemmen van de kinetiek van het schakelen tussen de twee simpelweg door het veranderen van de samenstelling."

Chrzan is de corresponderende auteur op een papieren rapportage van de resultaten van dit onderzoek dat is gepubliceerd in het tijdschrift Nanoletters getiteld "Embedded Binary eutectische legering nanostructuren:. Een nieuwe klasse van Phase Change Materials"

Co-authoring het papier met Chrzan waren Swanee Shin, Julian Guzman, Chun-Wei Yuan, Christopher Liao, Cosima Boswell-Koller, Peter Stone, Oscar Dubon, Andrew Minor, Masashi Watanabe, Jeffrey Beeman, Kin Yu, Joel Ager en Eugene Haller .

"Wat we hebben laten zien is dat de binaire eutectische legering nanostructuren, zoals quantum dots en nanodraden, kan dienen als phase change materials", Chrzan zegt. "De sleutel tot het gedrag dat we waargenomen is de inbedding van nanostructuren binnen een matrix van nanoschaal volumes. De aanwezigheid van deze nanostructuur / matrix-interface maakt het mogelijk een snelle afkoeling die de amorfe fase stabiliseert, en stelt ons in staat om af te stemmen van de phase-change materiaal de transformatie van kinetiek. "

Een eutectische legering is een metaalachtig materiaal dat tegen de laagst mogelijke temperatuur smelt voor zijn mix van onderdelen. De germanium tinverbinding is een eutectische legering die is onderzocht door de onderzoekers als een prototypische phase-change materiaal, omdat het kan bij kamertemperatuur bestaan ​​in ofwel een stabiele kristallijne toestand of een metastabiele amorfe toestand. Chrzan en zijn collega's vonden dat wanneer germanium tin nanokristallen waren ingebed in amorfe silica de nanokristallen een bilobed nanostructuur, dat was half kristallijn metaal en half kristallijne halfgeleiders gevormd.

"Snelle koeling volgende gepulste laser smelten stabiliseert een metastabiele, amorf, compositorisch gemengde fase toestand bij kamertemperatuur, terwijl de gematigde verhitting gevolgd door een tragere afkoeling geeft de nanokristallen om hun aanvankelijke bilobed kristallijne toestand," Chrzan zegt. "De silica fungeert als een klein en zeer schone reageerbuis, dat beperkt, zodat de nanostructuren die de eigenschappen van de BEAN / silica-interface in staat zijn om de unieke phase-change eigenschappen dicteren."

Hoewel zij nog niet direct kenmerkend was voor de elektronische transport eigenschappen van de bilobed en amorfe structuren BEAN, uit studies over aanverwante systemen Chrzan en zijn collega's verwachten dat het vervoer en de optische eigenschappen van deze twee structuren wezenlijk zal verschillen en dat deze verschillen zal worden door middel van instelbare compositie veranderingen.

"In de amorfe gelegeerd staat, verwachten we dat de BEAN normaal, metallic geleidbaarheid weer te geven," Chrzan zegt. "In de bilobed staat, zal de BEAN een of meer Schottky barrières die kunnen worden gemaakt om te functioneren als een diode. Ten behoeve van data-opslag, kan de metalen geleiding betekenen een nul en een Schottky barrière zou een een aan te duiden. "

Last Update: 5. 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