日本東北大學製造出具有優秀熱性能表現的碲化鈮材料催生下一代相變存儲器
東北大學（Tohoku University）的研究人員利用濺射技術製造出了碲化鈮（NbTe4）這種具有卓越存儲和熱性能的材料，從而推進了相變存儲器的發展。相變存儲器是一種非易失性存儲器，它利用相變材料（PCM）在原子分散的無定形狀態和原子緊密排列的結晶狀態之間轉換的能力。這種變化產生了一種可逆的電氣特性，可用於存儲和檢索數據。 儘管這一領域尚處於起步階段，但相變存儲器因其存儲密度高、讀寫速度快，有可能為數據存儲帶來革命性的變化。但是，與這些材料相關的複雜開關機制和復雜的製造方法仍然給大規模生產帶來了挑戰。各種二維TM 鹵化物的Tc 值（結晶溫度）和Tm 值（熔點）比較；在本研究中，NbTe4 的Tc 值和Tm 值由結晶和熔峰的起始溫度定義。資料來源：Yi Shuang 等人近年來，二維（2D）范德華（vdW）過渡金屬二鈣化物已成為相變存儲器中一種很有前途的PCM。現在，東北大學的一組研究人員強調了利用濺射技術製造大面積二維范德華四鈣化物的潛力。利用這種技術，他們製備並鑑定出了一種極具前景的材料–碲化鈮（NbTe4），這種材料具有約447 ºC的超低熔點（起始溫度），使其有別於其他TMD。東北大學材料科學高等研究所助理教授、論文合著者雙懿解釋說：”濺射是一種廣泛使用的技術，它是將材料薄膜沉積到基底上，從而實現對薄膜厚度和成分的精確控制。我們沉積的NbTe4 薄膜最初是無定形的，但可以通過在272 ºC 以上的溫度下退火結晶成二維層狀結晶相。”砷沉積和350 ℃ 退火NbTe4 薄膜的選區電子衍射和橫截面TEM 圖像。圖片來源：Yi Shuang 等人與Ge2Sb2Te5 (GST) 等傳統的非晶-結晶PCM 不同，NbTe4 同時具有低熔點和高結晶溫度。這種獨特的組合降低了重置能量，提高了非晶相的熱穩定性。在製造出NbTe4s 後，研究人員對其開關性能進行了評估。與傳統的相變存儲器化合物相比，它的操作能量大大降低。估計的10 年數據保持溫度高達135 ºC – 優於GST 的85 ºC – 這表明NbTe4 具有出色的熱穩定性，可用於高溫環境，如汽車行業。此外，NbTe4 的快速開關速度約為30 納秒，進一步凸顯了其作為下一代相變存儲器的潛力。Shuang 補充說：”我們為開發高性能相變存儲器開闢了新的可能性。NbTe4具有低熔點、高結晶溫度和優異的開關性能，是解決目前PCM所面臨的一些挑戰的理想材料。”
儘管這一領域尚處於起步階段，但相變存儲器因其存儲密度高、讀寫速度快，有可能為數據存儲帶來革命性的變化。但是，與這些材料相關的複雜開關機制和復雜的製造方法仍然給大規模生產帶來了挑戰。
各種二維TM 鹵化物的Tc 值（結晶溫度）和Tm 值（熔點）比較；在本研究中，NbTe4 的Tc 值和Tm 值由結晶和熔峰的起始溫度定義。資料來源：Yi Shuang 等人近年來，二維（2D）范德華（vdW）過渡金屬二鈣化物已成為相變存儲器中一種很有前途的PCM。現在，東北大學的一組研究人員強調了利用濺射技術製造大面積二維范德華四鈣化物的潛力。利用這種技術，他們製備並鑑定出了一種極具前景的材料–碲化鈮（NbTe4），這種材料具有約447 ºC的超低熔點（起始溫度），使其有別於其他TMD。東北大學材料科學高等研究所助理教授、論文合著者雙懿解釋說：”濺射是一種廣泛使用的技術，它是將材料薄膜沉積到基底上，從而實現對薄膜厚度和成分的精確控制。我們沉積的NbTe4 薄膜最初是無定形的，但可以通過在272 ºC 以上的溫度下退火結晶成二維層狀結晶相。”
砷沉積和350 ℃ 退火NbTe4 薄膜的選區電子衍射和橫截面TEM 圖像。圖片來源：Yi Shuang 等人與Ge2Sb2Te5 (GST) 等傳統的非晶-結晶PCM 不同，NbTe4 同時具有低熔點和高結晶溫度。這種獨特的組合降低了重置能量，提高了非晶相的熱穩定性。在製造出NbTe4s 後，研究人員對其開關性能進行了評估。與傳統的相變存儲器化合物相比，它的操作能量大大降低。估計的10 年數據保持溫度高達135 ºC – 優於GST 的85 ºC – 這表明NbTe4 具有出色的熱穩定性，可用於高溫環境，如汽車行業。此外，NbTe4 的快速開關速度約為30 納秒，進一步凸顯了其作為下一代相變存儲器的潛力。Shuang 補充說：”我們為開發高性能相變存儲器開闢了新的可能性。NbTe4具有低熔點、高結晶溫度和優異的開關性能，是解決目前PCM所面臨的一些挑戰的理想材料。”