Projekt

Arbeitsspeicher mit Langzeitgedächtnis

‚Phase change materials’ (PCM) werden als wieder beschreibbare Medien z.B. in DVDRAM eingesetzt. Im Rahmen eines deutsch-japanischen Projekts wollen Forscher PCM im Hinblick auf den Einsatz als Arbeitsspeicher untersuchen.

Es handelt sich dabei um eine Legierung aus Germanium, Antimon und Tellur, abgekürzt GST (Ge2Sb2Te5). „Speicher, die auf GST basieren, werden bereits in Serie hergestellt, aber man versteht die physikalischen Grundlagen noch nicht richtig“, sagt Dr. Wolfgang Braun vom PDI, der das Projekt auf deutscher Seite leitet. „Ohne dieses Verständnis sind diese Materialien aber kaum mehr als ein praktischer Zufallsfund. Richtig perfektionieren und in Geschwindigkeit und Speicherdichte optimieren lässt sich das nur, wenn man die Mechanismen versteht. Daran arbeiten wir.“

Messplatz des PDI am BESSY. Foto: Schuster/PDI
Messplatz des PDI am BESSY. Foto: Schuster/PDI
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GST hat die Eigenschaften eines Halbleiters mit einer Energielücke im Infraroten. Es kann kristallin und amorph vorliegen. In der kristallinen Form sind die Atome regelmäßig angeordnet, amorph herrscht ein Durcheinander. Zum Datenspeicher wird es, weil es durch Beschuss mit Laserpulsen von der einen in die andere Form wechseln kann. „Mit einem kurzen, intensiven Puls geht es in die amorphe Phase über, mit einem langen, weniger intensiven Puls rekristallisiert es wieder“, erläutert Braun. Im Vergleich zu den Flash-Speichern schaltet es dabei mindestens tausend Mal schneller.

Industriell werden die Speicherscheiben bisher so hergestellt, dass das GST auf Kunststoffscheiben in CD-Größe „aufgesputtert“ wird. Es liegt dann polykristallin vor. Die PDI-Forscher wollen GST nun erstmalig einkristallin in so genannten epitaktischen Schichten herstellen. Das bedeutet, sie wollen mit dem Material ein geordnetes Kristallwachstum auf einer Trägerschicht erzeugen.

Die Erkenntnisse der Forscher könnten für den Entwurf von Speichern genutzt werden, die noch schneller und kleiner wären als die derzeit verfügbaren. Damit sind zum Beispiel Computer vorstellbar, die keine Festplatte mehr benötigen und nach dem Einschalten sofort betriebsbereit sind.

Partner auf japanischer Seite ist Paul Fons am National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) in Tsukuba nahe Tokio. (dsc)

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