Kaksiulotteisista moniarvoinen optinen muisti

23.09.2020

NIMS-2D-monitaso-muistipiiri-250.jpgKaavamainen esitys muistirakenteesta, joka koostuu pinosta grafeenin, h-BN ja ReS2 kerroksia. Oikealla kaistarakenne, joka kuvaa varauksen kertymisprosessia. Jännitettä ja valoa käytetään yhdessä ajamaan grafeenikerrokseen tallennettavan varauksen määrää.

Suurempi kuva

Nykyinen lähestymistapa muistikapasiteetin ja energiatehokkuuden lisäämiseen piimikrotuotannon avulla on saavuttamassa rajansa. Eri toimintaperiaatteilla toimivien muistilaitteiden kehittämistä on siksi odotettu.

Japanilainen National Institute for Materials Science (NIMS) on kehittänyt muistilaitteen, joka pystyy tallentamaan useita arvoja käyttämällä sekä optisia että jännitteisiä tuloarvoja.

Kyseessä on laseravusteinen monitasoinen haihtumaton muistirakenne. Tämä kerroksisista kaksiulotteisista materiaaleista koostuva rakenne pystyy optisesti säätelemään näihin kerroksiin varastoitua varauksen määrää. Tätä tekniikkaa voidaan käyttää muistilaitteiden kapasiteetin merkittävään lisäämiseen ja soveltaa erilaisten optoelektronisten laitteiden kehittämiseen.

NIMS:in tutkimusryhmän kehittämä transistorimuistilaite koostuu van-der-Waals kerroksien ReS2/h-BN/Grafeeni heterorakenteista. Reniumdisulfidi (ReS2) on puolijohde, joka toimii kanavatransistorina, kuusikulmainen boorinitridi (h-BN) toimii eristävänä tunnelikerroksena ja grafeeni kelluvana porttina. Piirirakenne toimii tallentamalla varauksen kantajia kelluvaan porttiin tavanomaisen flash-muistin tapaan. Kun ReS2-kerrosta säteilytetään valolla, sen aukko-elektroni -pareilla on taipumus virittyä. Näiden parien lukumäärää voidaan säätää muuttamalla valon intensiteettiä.

Ryhmä onnistui luomaan mekanismin, joka sallii grafeenikerroksen varauksen määrän asteittaisen vähenemisen, kun poistuneet elektronit jälleen muodostavat parin tämän kerroksen aukkojen kanssa. Täten rakenne toimi moniarvoisena muistina, joka kykenee hallitsemaan tehokkaasti tallennetun varauksen määrää vaiheittain valon ja jännitteen yhdistetyllä käytöllä.

Lisäksi näin muodostettu laite voi toimia energiatehokkaasti minimoimalla sähkövirran vuotoa. Sellainen on mahdollista saavuttaa kerrostamalla kaksiulotteisia materiaaleja ja tasoittamalla niiden välisiä rajapintoja atomitasolla.

Tekniikkaa voidaan käyttää muistilaitteiden kapasiteetin ja energiatehokkuuden merkittävään lisäämiseen. Sitä voidaan soveltaa myös erilaisten optoelektronisten laitteiden kehittämiseen. Ne voivat tallentaa lasersäteellä viritettyä signaali-informaatiota tulevaa täys-optista logiikkaa ja kvantti-informaation käsittelyä varten. Ne voivat toimia myös herkkinä valosensoreina, jotka kykenevät säätelemään niihin varastoituneen varauksen määrää yhdistämällä valoa ja jännitettä.

Aiheesta aiemmin:

Täysoptisia muistipiirejä

Sähköis-optista tietotekniikkaa

28.03.2024Kertakäyttöiset tekoälyanturit terveyden seurantaan
27.03.2024Kvantti-interferenssi ja transistori
26.03.2024Robotti tarttuu lihanpalaan ja keskustelee kaverinsa kanssa
25.03.2024Piin kanssa yhteensopivia magneettisia pyörteitä
23.03.2024Kaksitoiminen katalyytti tekee sen halvemmalla
22.03.2024Hiilinanoputket käyttöön
21.03.2024Fotonisirut valtaavat alaa
21.03.2024Uusi 2D-materiaalien maailma on avautumassa
19.03.2024Suprajohteet auttavat tietokoneita "muistamaan"
18.03.2024Kvanttimateriaalitutkimuksen uudet työkalut

Siirry arkistoon »