以数据为中心的应用正在突破当今计算系统的能效极限，包括那些基于相变存储器(PCM)的系统。这项技术必须在纳米尺度上实现低功耗和稳定的操作，才能在高密度存储阵列中取得成功。

在这里，斯坦福大学Eric Pop使用一种新型的相变材料超晶格和纳米复合材料(基于Ge₄Sb₆Te₇)的组合，在迄今尺寸最小的PCM器件(与现代逻辑处理器兼容)中实现创纪录的低功率密度≈5 mW/cm²和≈0.7V开关电压(与≈兼容的衬底上的超晶格技术)。

文章要点

1）这些器件还同时表现出8个电阻状态的低电阻漂移、良好的耐久性(≈2×10⁸个循环)和快速开关(≈40 ns)。

2）这种高效的转换是通过超晶格材料内部的强烈热限制和纳米尺度的器件尺寸实现的。Ge₄Sb₆Te₇纳米复合材料的微结构特性和较高的晶化温度保证了我们的超晶格PCM器件的快速开关速度和稳定性。

这些结果重新确立了PCM技术作为节能数据存储和计算的领跑者之一的地位。

参考文献

Wu, X., Khan, A.I., Lee, H. et al. Novel nanocomposite-superlattices for low energy and high stability nanoscale phase-change memory. Nat Commun 15, 13 (2024).

https://doi.org/10.1038/s41467-023-42792-4