碲化铌展现下一代存储器材料前景

科技日报记者 张梦然

美国东北大学研究人员验证了溅射技术在制造大面积二维范德华四硫属化物方面的潜在用途。利用这项技术，他们制造并鉴定了一种非常有前途的材料——碲化铌，它具有约447℃（起始温度）的超低熔点。这一成果发表在最近的《先进材料》杂志上。

图片来源：《先进材料》

相变存储器是一种非易失性存储器，它利用相变材料从非晶态（原子无序排列）转变为晶态（原子紧密堆积在一起）的能力。这种变化产生了可逆的电特性，可用于存储和检索数据。近年来，二维范德华过渡金属二硫属化物已成为一种有前景的相变材料，可用于相变存储器。

虽然这一领域还处于起步阶段，但相变存储器由于其高存储密度和更快的读写能力，有望彻底改变数据存储。但与这些材料相关的复杂开关机制和制造方法，仍然给大规模生产带来了挑战。

研究人员表示，溅射是一种广泛使用的技术，涉及将材料薄膜沉积到基板上，从而能够精确控制薄膜的厚度和成分。此次新研究所沉积的碲化铌薄膜最初是非晶态的，但通过在272℃以上的温度下退火可结晶为二维层状晶相。

与传统的非晶态相变材料不同，碲化铌表现出低熔点和高结晶温度。这种独特的组合降低了复位能量并提高了非晶相的热稳定性。研究人员评估了碲化铌的开关性能，与传统的相变存储化合物相比，它的运行能量显着降低。

团队预计，新材料可在高达135℃的温度下保留数据10年，优于传统非晶态相变材料的85℃，这表明碲化铌具有出色的热稳定性以及在汽车行业等高温环境中使用的可能性。此外，碲化铌还表现出约30纳秒的快速切换速度，进一步凸显了其作为下一代相变存储器的潜力。