Ето защо хафният е тайната съставка в компютърната памет на бъдещето
Как един нов материал на основата на хафний преодолява рестриктивните мерки на съществуващите типове памет и открива нови благоприятни условия за компютрите.
Пробив в проучванията на хафния отваря порти за основаването на свръхбърза, ефикасна и евтина компютърна памет. Учените са създали нови способи за потребление на фероелектричните свойства на хафния. Те могат доста да подобрят бързодействието на високопроизводителните компютри.
През изтеклото десетилетие учени и инженери интензивно търсят способи за потребление на фероелектричния материал от хафниев оксид. Той е нужен за основаването на напълно ново потомство компютърна памет. Екип от откриватели, включващ Собхит Сингх от Университета в Рочестър, разгласява проучване в Proceedings of the National Academy of Sciences. То демонстрира огромния прогрес в основаването на всеобщ фероелектричен и антифероелектричен хафний за потребление в разнообразни приложения.
Хафният в избрана кристална фаза има фероелектрични свойства. Тоест дарба е да трансформира електрическата си поляризация, когато е изложен на външно електрическо поле. Това може да се употребява в технологиите за предпазване на данни. Предимството на фероелектричната памет е, че тя не е нестабилна и резервира данните даже при спиране на електрозахранването. Това я отличава от множеството съществуващи типове памет.
Сингх, помощник в катедрата по машинно инженерство, отбелязва:
„ Хафният е извънредно забавен материал заради опцията за неговото практическо приложение в компютърните технологии, изключително за предпазване на данни. Сегашните магнитни форми наизуст са мудни, енергоемки и неефективни. Фероелектричните форми наизуст са надеждни, свръхбързи, евтини за произвеждане и по-енергийно ефикасни “.
Доскоро обаче учените можеха да реализират метастабилното фероелектрично положение на хафния единствено когато той беше подложен на напън като двуизмерен тъничък филм с дебелина от порядъка на нанометри. През 2021 година екип от учени от Университета Рутгерс съумя да стабилизира хафния в метастабилното му фероелектрично положение посредством докосване на материала с итрий и бързото му изстудяване. Този способ обаче имаше дефекти, защото изискваше огромно количество итрий, който внасяше доста примеси и нарушавания в кристалната решетка на материала.
В новото проучване Сингх демонстрира, че използването на доста налягане може да стабилизира хафниевия материал в метастабилните му фероелектрични и антифероелектрични положения. Това открива нови благоприятни условия за използването му в технологиите за предпазване от последващо потомство. Експериментите с високо налягане, извършени от екипа на професор Джанис Масфелд в Университета на Тенеси в Ноксвил, удостоверяват, че при плануваното налягане материалът навлиза в метастабилната фаза и остава в нея даже след унищожаване на налягането.
Този нов метод изисква на половина по-малко итрий като стабилизатор, което доста усъвършенства качеството и чистотата на получените хафниеви кристали. Сега учените имат намерение да употребяват все по-малко итрий, с цел да създават фероелектричен хафний в огромни количества за необятна приложимост.
Поради възходящия интерес към хафния поради неповторимите му фероелектрични свойства Сингх ще провежда сесия за материала на идната среща на Американското физическо общество през март 2024 година
