ABD milyar kat daha fazla güç tasarrufu sağlayan yarı iletken teknolojisine ulaştı.

Pennsylvania Üniversitesi, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) ve Hindistan Bilim Enstitüsü (IISc) araştırmacıları arasındaki ortak çalışma, faz değişimli belleği (PCM) daha enerji verimli hale getirdi ve gelecekte veri depolamada bir devrimin kilidini açabileceği belirtildi.
PCM, bilgi depolamak için farklı malzeme fazları kullanan ve gelecek vaat eden bir veri depolama teknolojisidir. Malzemeler amorf halden kristal hale geçtiklerinde, günümüzde veri depolama için kullanılan ikili sisteme çok benzer şekilde bir açma/kapama anahtarına benzerler.

PCM, cep telefonları ve bilgisayarlar gibi cihazlarda bilgi depolamak için kullanılabilir, ancak faz değişimini etkilemek enerji yoğun bir süreçtir ve bu da büyük ölçekli dağıtım için bir engel olarak kalmıştır.
Hint-ABD işbirliği tarafından yayınlanan son çalışmada araştırmacılar, daha önce indiyum selenit (In2Se3) malzemesiyle çalışmak için gereken enerjinin milyarda birini kullanarak faz değişimini başardılar ve potansiyel olarak veri depolama yeteneklerinde yeni bir devrim başlattılar.

Amorf fazda, malzemenin atomları rastgele sırayla dizilir. Bir malzemeyi amorf faza dönüştürme işlemine amorflaştırma denir ve geleneksel olarak sıvı halde eritilerek ve ardından kristallerin oluşmaması için hızla soğutularak elde edilir.
Amorflaştırmaya yönelik eritme-soğutma yaklaşımı enerji yoğun bir yöntemdir, ancak on yıl önce UPenn'de Ritesh Agarwal liderliğindeki bir araştırma ekibi, elektrik darbelerinin germanyum, antimon ve tellür alaşımlarında da aynı sonucu elde edebileceğini keşfetti.

Birkaç yıl önce, araştırma ekibi çalışmalarını yarı iletken malzeme indiyum selenidi (In2Se3) içerecek şekilde genişletti. Ferroelektrik özelliği kendiliğinden polarize olmasını sağlarken, piezoelektrik yapısı mekanik strese yanıt olarak elektrik akımı üretir ve bu da onu hızla deforme eder.
Ancak araştırmacıların bu sürecin nasıl gerçekleştiği konusunda daha emin olmaları gerekiyordu.

Agarwal daha sonra In2Se3 örneklerini UPenn'deki eski meslektaşı, şu anda IISc'de yardımcı doçent ve Nano Bilim ve Mühendislik Merkezi (CeNSE) üyesi olan Pavan Nukala'ya gönderdi.
Nukala'nın ekibi, In2Se3'ün amorflaşma sürecini yakından analiz etmek için kullandıkları bir dizi in-situ mikroskopi aracı oluşturdu. Bu sürecin hem bir depreme hem de bir çığa benzediğini buldular.

Malzemenin içinden bir elektrik akımı geçtiğinde, metrenin milyarda biri kadar küçük bölümler amortismana uğramaya başlar. Malzemenin piezoelektrik özellikleri ve katmanlı yapısı, In2Se3'ün bazı kısımlarını, tıpkı bir dağın tepesindeki karın kayması gibi dengesiz konumlara iter.
Kritik bir noktada, hareket deformasyonların yayılmasına neden olur ve çarpık bölgeler çarpıştıkça malzemede ses dalgaları üretilir. Ses dalgaları, bir deprem sırasında yeryüzünü hareket ettiren sismik dalgalar gibi hareket ederek daha fazla deformasyona ve yeni amorf alanların oluşmasına neden olarak bir çığa yol açıyor.
Çalışmada yer alan IISc'de doktora öğrencisi olan Shubham Parate, “Tüm bu fenomenlerin farklı uzunluk ölçeklerinde aynı anda etkileşime girdiğini görmek tüyleri diken diken eden bir şey” dedi.
Agarwal basın açıklamasında, "Bu, tüm bu özellikler bir araya geldiğinde bir malzemede meydana gelebilecek yapısal dönüşümler üzerine yeni bir alan açıyor" diye ekledi. “Bu bulguların düşük güçlü bellek cihazları tasarlama potansiyeli muazzam."