(Sinistra) Una fotografia dei dispositivi di memoria organica flessibile 3 x 3 cm2. (A destra) Un diagramma dell'architettura del dispositivo di memoria. Credito immagine:Soo-Jin Kim e Jang-Sik Lee.
(PhysOrg.com) -- Con la costante richiesta di dispositivi di memoria non volatile ad alte prestazioni, i ricercatori continuano a sviluppare memorie migliori, quelle a basso consumo energetico, buona affidabilità, e bassi costi di produzione. In un recente studio, ingegneri coreani hanno dimostrato una memoria flessibile basata su un transistor organico, che si dice possa essere facilmente ed economicamente integrato, insieme a transistor e circuiti logici, in dispositivi elettronici flessibili.
Gli ingegneri Jang-Sik Lee e Soo-Jin Kim della Kookmin University di Seoul, Corea, hanno pubblicato i dettagli della memoria a transistor organico flessibile in un recente numero di Nano lettere .
“Il progresso in questo dispositivo di memoria è la maggiore affidabilità e stabilità, "Lei ha detto PhysOrg.com . "In realtà, i dispositivi elettronici organici soffrono del grave degrado in termini di prestazioni del dispositivo in base al tempo di funzionamento. Qui, abbiamo dimostrato la migliore capacità di ritenzione e resistenza dei dati ottimizzando le strutture dei dispositivi di memoria. Inoltre, i dispositivi di memoria flessibili risultano essere molto stabili nei cicli di piegatura ripetuti, confermando la buona stabilità meccanica.”
Come hanno dimostrato i ricercatori nel loro studio, il dispositivo di memoria può offrire una tensione di soglia controllabile per scrivere e cancellare informazioni, tempi di conservazione superiori all'anno, e affidabilità dopo centinaia di ripetuti cicli di programmazione/cancellazione, così come una buona flessibilità che potrebbe durare più di 1, 000 cicli di piegatura ripetuti. Più, tutti i processi di fabbricazione potrebbero essere effettuati a basse temperature, consentendo costi di produzione inferiori.
Per progettare la memoria, i ricercatori hanno sfruttato i dispositivi a transistor organici esistenti, che già offrono ottime prestazioni. Incorporando nanoparticelle d'oro (come elementi di intrappolamento di carica) e strati dielettrici (come tunnel di carica e elementi di blocco) in transistor organici a film sottile, i ricercatori hanno creato dispositivi di memoria organica con proprietà elettriche e meccaniche simili a quelle dei transistor. La risultante memoria organica basata su transistor è stata sintetizzata su un substrato flessibile di circa 3 x 3 cm 2 .
Come hanno spiegato più dettagliatamente i ricercatori, le operazioni di programmazione e cancellazione sono state eseguite applicando un impulso di 90 volt positivo o negativo per un secondo all'elettrodo di gate inferiore. Per scrivere informazioni, è stata applicata una tensione negativa, che ha causato il tunneling dei portatori di carica attraverso uno strato di tunneling spesso 10 nm per raggiungere le nanoparticelle d'oro nello strato dielettrico di gate. Nello strato di intrappolamento della carica, ogni nanoparticella ha intrappolato 4-5 fori, che i ricercatori hanno definito come stati scritti. Gli stati scritti potrebbero essere cancellati applicando una tensione positiva che ha fatto sì che le nanoparticelle d'oro espellessero i fori. È possibile applicare una tensione di lettura di -8 volt per misurare e leggere la corrente di drain. Gli ingegneri hanno dimostrato che queste programmazioni, lettura, e le operazioni di cancellazione potrebbero essere eseguite ripetutamente con minor degrado rispetto ad altri dispositivi di memoria.
“I dispositivi di memoria flessibili che sono stati precedentemente segnalati si basano su dispositivi di memoria a commutazione resistivi, "Ha detto Lee. "In quel caso, abbiamo bisogno di componenti attivi aggiuntivi (ad esempio, un diodo o un transistor) per azionare gli elementi di memoria di commutazione resistivi. I dispositivi di memoria sviluppati in questo studio si basano sui transistor ad effetto di campo, e gli elementi di memoria sono incorporati negli strati dielettrici di porta dei transistori organici. Quindi le operazioni di programma/cancellazione possono essere controllate dalle operazioni del transistor. Questo è un grande vantaggio in termini di ridimensionamento del dispositivo e progettazione del circuito poiché la struttura è simile ai dispositivi di memoria flash convenzionali. Quindi possiamo utilizzare la tecnologia di memoria flash all'avanguardia per progettare e fabbricare i dispositivi di memoria flessibili integrati.
Attualmente, i ricercatori stanno lavorando per migliorare ulteriormente le proprietà di memoria di questi dispositivi di memoria basati su transistor organici, ad esempio diminuendo la tensione di esercizio. Inoltre, poiché la maggior parte del dispositivo è trasparente ad eccezione degli elettrodi, i ricercatori sperano di incorporare elettrodi trasparenti per creare un ambiente completamente trasparente, dispositivo di memoria flessibile.
“I dispositivi di memoria organica flessibile possono essere applicati a dispositivi elettronici indossabili/estensibili/ripiegabili, "Ha detto Lee. "Inoltre, non c'è quasi limite nei materiali e nella geometria del substrato, quindi è possibile l'integrazione di dispositivi di memoria su substrati non convenzionali. Finalmente, pensiamo che i dispositivi di memoria possano essere adottati in display trasparenti e display head-up nel prossimo futuro.
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