Un grupo de investigadores de la Universidad de Tohoku (Japón) ha destacado el uso potencial de la pulverización catódica para fabricar tetracalcogenuros 2D de Van Der Waals (vdW) de gran área, con el fin de obtener un nuevo material para generar la tecnología de memoria de próxima generación. Con esta técnica, fabricaron e identificaron un material prometedor, el telururo de niobio (NbTe 4) que presenta un punto de fusión ultrabajo de aproximadamente 447ºC (temperatura de inicio).
La memoria de cambio de fase es un tipo de memoria no volátil que aprovecha la capacidad de un material de cambio de fase (PCM) para pasar de un estado amorfo, es decir, donde los átomos están desorganizados, a un estado cristalino, donde los átomos están muy juntos. Este cambio produce una propiedad eléctrica reversible que puede diseñarse para almacenar y recuperar datos.
Si bien este campo está en sus inicios, la memoria de cambio de fase podría revolucionar potencialmente el almacenamiento de datos debido a su alta densidad de almacenamiento y capacidades de lectura y escritura más rápidas. Pero, aun así, el complejo mecanismo de conmutación y los intrincados métodos de fabricación asociados con estos materiales han planteado desafíos para la producción en masa.
En los últimos años, los dicalcogenuros de metales de transición bidimensionales (2D) de Van Der Waals (vdW) han surgido como un PCM prometedor para su uso en la memoria de cambio de fase.
Creación de películas mediante la pulverización
Gracias a la técnica utilizada por los investigadores, la pulverización es una técnica ampliamente utilizada que consiste en depositar películas delgadas de un material sobre un sustrato, lo que permite un control preciso sobre el grosor y la composición de la película. Las películas de NbTe 4 depositadas de la Universidad de Tohoku eran inicialmente amorfas, pero podían cristalizarse en una fase cristalina en capas 2D mediante recocido a temperaturas superiores a 272ºC.
A diferencia de los PCM amorfo-cristalinos convencionales, NbTe 4 demuestra un punto de fusión bajo y una temperatura de cristalización alta. Esta combinación única ofrece energías de reinicio reducidas y estabilidad térmica mejorada en la fase amorfa.
Después de fabricar los NbTe 4, los investigadores evaluaron su rendimiento de conmutación. El material mostró una reducción significativa en la energía de operación en comparación con los compuestos de memoria de cambio de fase convencionales. Se encontró que la temperatura estimada de retención de datos de 10 años era tan alta como 135ºC, lo que sugiere una excelente estabilidad térmica y la posibilidad de que NbTe 4 se use en entornos de alta temperatura, como en la industria automotriz. Además, NbTe 4 demostró una velocidad de conmutación rápida de aproximadamente 30 nanosegundos, lo que destaca aún más su potencial como memoria de cambio de fase de próxima generación.