Onderzoekers ontwikkelen nieuw geheugenmateriaal

Een groep wetenschappers van Berkeley heeft een nanomateriaal ontwikkeld dat geschikt zou zijn om geheugens van te maken. Het zogeheten phase change-materiaal kan worden gebruikt als geheugen of als optisch opslagmedium.

De onderzoekers van het Lawrence Berkeley National Laboratory en de Berkeley-universiteit van Californië ontwikkelden wat zij bean-nanostructuren noemen. Deze 'binary eutectic-alloy nanostructures' worden opgebouwd uit een metaal en een halfgeleider, en kunnen onder invloed van stroom of laserlicht schakelen tussen een kristallijne en een amorfe staat. Daaraan danken zij hun naam; ze veranderen van fase of toestand door het materiaal te verhitten tot het vloeibaar wordt. Bij het stollen wordt het materiaal amorf of netjes kristallijn. De eigenschappen, zoals elektrische geleiding en weerstand, zijn afhankelijk van de structuur.

De verenigde Berkeley-onderzoekers hebben met de bean-phase change-klasse een nieuwe klasse ontwikkeld. Quantum dots en nanodraden zijn bean-materialen en kunnen daarom als phase change-materiaal dienen. Wanneer nanodeeltjes van het phase change-materiaal germaniumtinoxide in amorf silicium worden ingebed, kan de legering snel afkoelen en zo de amorfe toestand stabiliseren. Germaniumtinoxide is normaal alleen in kristallijne toestand stabiel bij kamertemperatuur.

Door het materiaal langzaam te verwarmen en langzaam af te laten koelen, ontstaat een kristallijne nanostructuur die uit metallisch en halfgeleiderdeelstructuren bestaat. Door snelle verwarming en afkoeling ontstaat juist een amorfe structuur. De onderzoekers verwachten significant verschillende elektrische eigenschappen in de twee toestanden, wat het nanomateriaal geschikt zou maken als gegevensdrager: hetzij als phase change memory, hetzij als optische gegevensdrager die met een laser te beschrijven is.