Gå direkt till innehåll
Bättre digitala minnen med hjälp av ädla gaser

Pressmeddelande -

Bättre digitala minnen med hjälp av ädla gaser

Framtidens elektronik kan bli ännu mindre och mer effektiv genom att fler minnesceller får plats på mindre yta. Ett sätt att uppnå det är att tillsätta ädelgasen xenon vid tillverkningen av digitala minnen. Det har forskare vid Linköpings universitet visat i en studie publicerad i Nature Communications. Tekniken möjliggör en jämnare materialbeläggning även i små hålrum.

För 25 år sedan kunde ett minneskort till en kamera hålla 64 megabyte information. Idag kan samma fysiska storlek på minneskorten hålla 4 terabyte – över 60 000 gånger mer information.

En elektronisk lagringsplats, som tillexempel ett minneskort, skapas genom att hundratals tunna lager av omväxlande ett elektriskt ledande och ett isolerande material varvas. Sedan etsas mängder av mycket små hål igenom lagren. Avslutningsvis fylls hålen med ett ledande material. Då används en teknik där ångor av olika ämnen används för att skapa tunna materiallager.

I varje punkt där de tre olika materialen möts i hålen skapas minnesceller. Tillsammans bildar minnescellerna ett digitalt minne. Ju fler mötespunkter desto mer information kan lagras i minne. Det innebär att fler lager med tunnare hål och fler hål leder till fler minnesceller. Men det gör det också svårare att fylla hålet.

– Problemet är att få ner materialet i hålen och belägga ytan inuti hålet jämt. Man vill inte att det blir mer material vid öppningen på hålet – det kloggar igen öppningen och man kan inte fylla resten av hålet. Molekylerna som bär med sig atomerna för materialet måste kunna komma hela vägen ner i botten, säger Henrik Pedersen, professor i oorganisk kemi vid Linköpings universitet.

För att förstå utmaningen kan man jämföra hålen som ska fyllas med världens högsta byggnad, Burj Khalifa i Dubai, på 828 meter. Hålen som ska fyllas är 100 nanometer i diameter och 10 000 nanometer djupa. Förhållandet är alltså 100 till 1. Om samma förhållande skulle gälla för Burj Khalifa som för hålen skulle tornet endast vara åtta meter brett i basen.

Det forskarna vid Linköpings universitet nu gjort är att tillsätta en tung ädelgas, xenon, under själva beläggningsprocessen vilket gjorde att materialet fick samma tjocklek i botten som i toppen av ett hål.

Den idag vanligaste metoden för att lyckas med det är att sänka temperaturen rejält. Då går de kemiska reaktionerna långsammare, men det leder också ofta till att materialet får sämre egenskaper. Genom att tillsätta xenon kunde forskarna använda tillräckligt hög temperatur för att få riktigt bra materialkvalitet.

– Vi vet inte exakt hur det faktiskt fungerar än. Vi tror att xenongasen hjälper till att ”knuffa” ner molekylerna i hålet. Det var ett genidrag av min doktorand Arun Haridas Choolakkal. Han hade studerat några grundläggande formler för hur gaser rör sig och lade fram hypotesen att detta borde funka. Tillsammans satte vi upp ett antal experiment för att testa, och det funkade, säger Henrik Pedersen.

Forskarna har tagit patent på tekniken och sedan sålt patentet vidare till ett företag i Finland som nu har ansökt om patent i flera länder.

– Det var ett sätt att hålla patentet levande och företaget har resurserna att utveckla det vidare. Jag tror att tekniken har en god chans att bli branschstandard, säger Henrik Pedersen.

Studien finansierades av Vetenskapsrådet samt via den svenska regeringens strategiska satsning på forskning inom avancerade funktionella materiel, AFM, vid Linköpings universitet.

Artikeln: Competitive co-diffusion as a route to enhanced step coverage in chemical vapor deposition, Arun Haridas Choolakkal, Pentti Niiranen, Samira Dorri, Jens Birch, Henrik Pedersen, Nature Communications 15, 10667 (2024), publicerad online 11 december 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-55007-1

Kontakt

Henrik Pedersen, professor, henrik.pedersen@liu.se, 013-28 13 85

Ämnen

Kategorier


I nyhetsbrevet "Forskning och samhälle - nyheter från Linköpings universitet" får du ta del av det senaste inom forskning och samverkan vid Linköpings universitet. Vi berättar om nya upptäckter, hur forskning kommer till nytta och hur samverkan bidrar till att kunskap sprids. Prenumerera här!

Kontakter

Anders Törneholm

Anders Törneholm

Presskontakt Forskningskommunikatör Teknik och naturvetenskap 013-28 68 39
Karin Söderlund Leifler

Karin Söderlund Leifler

Presskontakt Forskningskommunikatör Medicin och naturvetenskap 013-28 13 95
Jonas Roslund

Jonas Roslund

Presskontakt Forskningskommunikatör Samhällsv., humaniora och utbildningsv. 013 28 28 00
Anna-Karin Thorstensson

Anna-Karin Thorstensson

Presskontakt Enhetschef Universitetsledningen och allmänna mediaförfrågningar 013-281302
Media Content Panel
Henrik Pedersen
Henrik Pedersen
Licens:
Medieanvändning
Filformat:
.jpg
Upphovsrätt:
Linköpings universitet
Storlek:
6048 x 4024, 20,4 MB
Ladda ner
Media Content Panel
Henrik Pedersen
Henrik Pedersen
Licens:
Medieanvändning
Filformat:
.jpg
Upphovsrätt:
Linköpings universitet
Storlek:
5101 x 3826, 7,73 MB
Ladda ner

Välkommen till Linköpings universitet (LiU)!

Linköpings universitet tänker fritt och gör nytt med kraften från 45 000 LiU-studenter och medarbetare.

Vi har nära samarbete med näringsliv och samhälle och våra innovativa utbildningar gör studenterna eftertraktade på arbetsmarknaden och redo för en föränderlig värld. På LiU får du bidra till något större, i en miljö där modig och gränsöverskridande forskning ständigt kommer till nytta. Nya material, AI, visualisering, hållbar samhällsomvandling och livsvetenskaperna är några områden där LiU formar framtiden.

Sedan starten 1975 har LiU vuxit till ett internationellt högt rankat universitet. Men det viktigaste är det vi lovat oss själva – att fortsätta sträva efter förnyelse och aldrig slå oss till ro.

Linköpings universitet (LiU)

581 83 Linköping