摘要：一项新的研究提供了有关下一代电子产品（包括计算机中的内存组件，分解或随着时间的降解）的新见解。...

明尼苏达大学双城研究人员领导的一项新研究正在提供新的见解，以了解下一代电子产品（包括计算机中的内存组件，分解或随着时间的流逝）。了解降解的原因可以帮助提高数据存储解决方案的效率。

该研究发表在ACS纳米，经过同行评审的科学期刊，并在《杂志》的封面上出现。

计算技术的进步继续增加对有效数据存储解决方案的需求。自旋磁性隧道连接（MTJ） - 使用电子旋转来改善硬盘驱动器，传感器和其他微电子系统的纳米结构设备，包括磁随机访问记忆（MRAM） - 为下一代内部内存设备创建有希望的替代方案。

MTJ一直是智能手表和内存计算等产品中非易失性内存的基础，并有望提高AI的能源效率的应用。

研究人员使用了复杂的电子显微镜，研究了这些系统中的纳米圆柱，这些纳米圆柱是设备中极其透明的层。研究人员通过设备运行电流，以查看其运行方式。随着电流的增加，他们能够观察到设备如何实时降解和最终死亡。

明尼苏达大学化学工程和材料科学系论文和博士后研究助理Hwanhui Yun博士说：“即使对于经验丰富的研究人员来说，实时传输电子显微镜（TEM）实验也可能具有挑战性。” “但是经过数十次失败和优化，始终产生了工作样本。”

通过这样做，他们发现随着时间的流逝，设备的层被捏住并导致设备故障。先前的研究对此进行了理论，但这是研究人员第一次能够观察到这一现象。一旦设备形成“针孔”（捏），它就处于降解的早期阶段。随着研究人员继续为该设备增加越来越多的电流，它会融化并完全燃烧。

“这一发现的不寻常是，我们观察到这种烧毁的温度远低于以前的研究认为的，”论文的高级作者安德烈·姆霍伊安（Andre Mkhoyan）说，教授，明尼苏达大学化学工程和材料科学系的教授，雷·D·玛丽·D·约翰逊主席。 “温度几乎是以前预期的温度的一半。”

在原子量表上更仔细地看一下该设备，研究人员意识到材料很小，具有截然不同的特性，包括熔化温度。这意味着该设备的时间范围与以前的任何人都完全不同。

“在实际工作条件下实时的层次（例如应用电流和电压）的需求很高，但以前没有人能够实现这种理解水平，”纸上的高级作者，杰出的McKnight教授，罗伯特·F·哈特曼（Robert F. Hartmann）的高级作者Jian-Ping Wang说。

Wang补充说：“我们很高兴地说，团队发现了一些直接影响我们半导体行业的下一代微电子设备的东西。”

研究人员希望将来可以使用这些知识来改善计算机存储单元的设计，以提高寿命和效率。

除Yun，Mkhoyan和Wang外，该小组还包括明尼苏达大学电气与计算机工程系的博士后研究员Deyuan Lyu，研究助理Yang LV，前博士后研究员Brandon Zink和亚利桑那大学物理学系的研究人员。

这项工作是由NCORE的七个中心之一Smart资助的，NCORE是由国家标准技术研究所（NIST）赞助的半导体研究公司的计划；明尼苏达大学补助金的资金；国家科学基金会（NSF）；和国防高级研究项目局（DARPA）。这项工作是与明尼苏达大学特征设施和明尼苏达州纳米中心合作完成的。