برای ایجاد انقلاب درحافظه محاسباتی دستگاه‌ها با کارایی بالا، دانشمندان و مهندسان گام‌هایی را در جهت بهره‌برداری از پتانسیل اکسید هافنیوم که معمولاً به عنوان هافنیا شناخته می‌شود، برمی‌دارند.
به گزارش تکناک، آخرین مطالعه در این زمینه، فرآیندهای دستکاری هافنیا را با هدف هموار کردن راه برای نسل بعدی حافظه محاسباتی ترسیم می کند.
در دهه گذشته، محققان خواص فروالکتریک هافنیا را به ویژه در فاز کریستالی که قطبش الکتریکی را نشان می دهد، بررسی کرده‌اند.
اکسید هافنیوم به دلیل کاربردهای عملی آن در فناوری رایانه و بخصوص برای ذخیره‌سازی داده، یک ماده بسیار هیجان‌انگیز است. بر خلاف اشکال مغناطیسی فعلی حافظه که کند، انرژی بر و ناکارآمد هستند، حافظه فروالکتریک فرار نیست و مقادیر را حتی در صورت خاموش بودن، حفظ می‌کند.
البته گفتنی است که هافنیای فله به طور طبیعی در حالت پایه فروالکتریک نیست. تا همین اواخر، دانشمندان تنها با صاف کردن هافنیا به عنوان یک لایه نازک و دو بعدی می توانستند به حالت فروالکتریک دست یابند.
تحقیق قبلی سینگ که یکی از محققان این مطالعه است، شامل آلیاژ کردن هافنیا با ایتریوم و خنک کردن سریع آن بود، اما این روش دارای اشکالاتی بود و ناخالصی‌ها و بی نظمی را وارد کریستال می‌کرد. با او گفت: برای رسیدن به مرحله مطلوب، به مقدار زیادی ایتریوم نیاز است.
بنابراین با اینکه ما به آنچه می‌خواستیم، دست یافتیم، در همان زمان بسیاری از ویژگی‌های کلیدی مواد را مختل کردیم، زیرا ناخالصی‌ها و بی‌نظمی‌های زیادی را در کریستال وارد می‌کردیم. سپس این سوال مطرح شد که چگونه می‌توانیم به آن حالت فراپایدار با کمترین میزان ممکن ایتریوم برای بهبود خواص ماده حاصل برسیم؟
فشاری قابل توجه برای تثبیت هافنیای حجیم در اشکال فراپایدار
این پیشرفت زمانی حاصل شد که سینگ و همکارانش محاسبه کردند که اعمال فشار قابل توجه می‌تواند هافنیای حجیم را در اشکال فروالکتریک و ضد فروالکتریک آن پایدار کند.
آزمایش‌های فشار بالا که به رهبری پروفسور جانیس ماسفلد در دانشگاه تنسی انجام شد، موفقیت را تأیید کرد. ماده نه تنها همانطور که پیش‌بینی شده بود به فاز فراپایدار تبدیل شد، بلکه حتی زمانی که فشار برداشته شد نیز پایدار ماند.
ماسفلد گفت: این یک نمونه عالی از همکاری تجربی-نظری است. روش جدید فقط به نصف ایتریوم به عنوان یک تثبیت کننده نیاز داشت که کیفیت و خلوص کریستال‌های هافنیای رشد یافته را بهبود می بخشد.
سینگ کاهش بیشتر استفاده از ایتریم را برای تولید هافنیای فروالکتریک به صورت عمده برای استفاده گسترده در فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی و داده‌های نسل بعدی پیش‌بینی می‌کند.
این مطالعه در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences در 22 ژانویه منتشر شد.
