Przełom w zakresie materiału Hafnia toruje drogę ferroelektrycznej pamięci komputerowej

Naukowcy i inżynierowie eksperymentowali z tlenkiem hafnu w ciągu ostatniej dekady — wielu uważa, że ​​ten „nieuchwytny materiał ferroelektryczny” najlepiej nadaje się do wykorzystania w pamięci obliczeniowej nowej generacji (ze względu na jego nielotne właściwości), chociaż wymaga to poważnego przełomu naukowego, aby zacząć działać w praktyczny sposób. Naturalny stan Hafni jest z natury nieferroelektryczny, więc doprowadzenie jej do odpowiedniego stanu wymaga pewnego wysiłku – Artykuł w SciTechDaily analizuje wcześniejsze wysiłki: „Naukowcy mogli doprowadzić hafnię do metastabilnego stanu ferroelektrycznego jedynie poprzez naprężenie jej w postaci cienkiej, dwuwymiarowej warstwy o grubości nanometrów”. Zespoły badawcze z Uniwersytetu Rochester w Nowym Jorku i Uniwersytetu Tennessee w Knoxville przedstawiły dowody na ekscytujący, przełomowy rozwój. Sobhit Singh, adiunkt na Wydziale Inżynierii Mechanicznej UoR, uważa, że ​​wspólny wysiłek stworzył drogę do tworzenia hafni ferroelektrycznej i antyferroelektrycznej w masie.

Jego badanie „Proceedings of the National Academy of Sciences” proponuje alternatywną ścieżkę materialną: „Hafnia jest materiałem bardzo ekscytującym ze względu na jego praktyczne zastosowania w technologii komputerowej, zwłaszcza do przechowywania danych. Obecnie do przechowywania danych używamy magnetycznych form pamięci, które są powolne, wymagają dużo energii do działania i nie są zbyt wydajne. Ferroelektryczne formy pamięci są solidne, ultraszybkie, tańsze w produkcji i bardziej energooszczędne. Zespołowi profesor Janice Musfeldt z Uniwersytetu Tennessee udało się wytworzyć ferroelektryczną formę hafni w eksperymentalnym procesie wysokociśnieniowym, w oparciu o dokładne obliczenia Singha. Materiał pozostawał w fazie metastabilnej po eksperymencie, nawet w stanie pozbawionym ciśnienia. Musfeldt tak skomentował zadowalające wyniki: „To doskonały przykład współpracy eksperymentalno-teoretycznej”. Producenci pamięci prawdopodobnie bacznie obserwują przełomowy potencjał Hafni, ale koszty materiałów osłabiają oczekiwania…Sprzęt Toma przytacza niedobory (początek 2023 r.): „Cena hafnu (kluczowego składnika Hafni) wzrosła prawie pięciokrotnie w związku ze zwiększonym popytem od 2021 r., podnosząc jego koszt z około 1000 dolarów za kilogram do około 5000 dolarów. Nawet przy 1000 dolarów za kilogram jednak hafn jest znacznie droższy od krzemu, którego cena liczy się w dziesiątkach dolarów za kilogram”.