Usando il grafene come terminali trasversali, I ricercatori della Rice University stanno portando avanti una ricerca innovativa che mostra l'ossido di silicio, uno dei materiali più comuni sulla Terra, può essere utilizzato come memoria del computer affidabile. I ricordi sono flessibili, trasparente e può essere costruito in configurazioni 3D. Credito:Jun Yao, Università del riso
(Phys.org)—I ricercatori della Rice University stanno progettando progetti trasparenti, due terminali, memorie per computer tridimensionali su fogli flessibili che promettono l'elettronica e sofisticati display heads-up.
La tecnica basata sulle proprietà di commutazione dell'ossido di silicio, una scoperta rivoluzionaria di Rice nel 2008, è stato riportato oggi sul giornale online Comunicazioni sulla natura .
Il team Rice guidato dal chimico James Tour e dal fisico Douglas Natelson sta rendendo altamente trasparente, dispositivi di memoria resistiva non volatile basati sulla rivelazione che l'ossido di silicio stesso può essere un interruttore. Un voltaggio attraversato da un sottile foglio di ossido di silicio rimuove gli atomi di ossigeno da un canale largo 5 nanometri, trasformandolo in silicio metallico conduttivo. Con tensioni inferiori, il canale può quindi essere interrotto e riparato ripetutamente, su migliaia di cicli.
Quel canale può essere letto come "1" o "0, "che è un interruttore, l'unità di base delle memorie del computer. A 5 nm, mostra la promessa di estendere la legge di Moore, che prevedeva che i circuiti del computer raddoppieranno di potenza ogni due anni. L'elettronica di ultima generazione è realizzata con circuiti a 22 nm.
La ricerca di Tour, T.T. e W.F. di Rice Chao Chair in Chimica nonché professore di ingegneria meccanica e scienza dei materiali e di informatica; l'autore principale Jun Yao, un ex studente laureato alla Rice e ora ricercatore post-dottorato ad Harvard; Jian Lin, un ricercatore post-dottorato di riso, e i loro colleghi dettagliano ricordi che sono trasparenti al 95%, in ossido di silicio e terminali in grafene a traversa su plastica flessibile.
Questo è un flessibile, chip di memoria trasparente creato dai ricercatori della Rice University. Credito:Tour Lab, Università del riso
Il laboratorio di riso sta realizzando i suoi dispositivi con una resa operativa di circa l'80 percento, "che è abbastanza buono per un laboratorio non industriale, " Tour ha detto. "Quando metti queste idee nelle mani delle industrie, lo affinano davvero da lì."
I produttori che sono stati in grado di inserire milioni di bit su piccoli dispositivi come le memorie flash ora si trovano a scontrarsi con i limiti fisici delle loro attuali architetture, che richiedono tre terminali per ogni bit.
Ma l'unità Rice, richiedendo solo due terminali, rende molto meno complicato. Significa che gli array di memorie a due terminali possono essere impilati in configurazioni tridimensionali, aumentando notevolmente la quantità di informazioni che un chip di memoria potrebbe contenere. Tour ha detto che il suo laboratorio ha anche visto la promessa di creare memorie multi-stato che aumenterebbero ulteriormente la loro capacità.
La scoperta di Yao ha seguito il lavoro della Rice sulle memorie a base di grafite in cui i ricercatori hanno visto strisce di grafite su un substrato di ossido di silicio rompersi e guarire quando è stata applicata la tensione. Yao sospettava che l'ossido di silicio sottostante fosse effettivamente responsabile, e ha lottato per convincere i suoi colleghi di laboratorio. "Jun ha continuato tranquillamente il suo lavoro e ha accumulato prove, eventualmente costruire un dispositivo funzionante senza grafite, " Tour ha detto. "E ancora, altri hanno detto, 'Oh, era carbonio esogeno nel sistema che lo ha fatto!' Poi l'ha costruito senza alcuna esposizione al carbonio sul chip".
L'articolo di Yao che descrive in dettaglio il meccanismo dell'ossido di silicio è apparso su Nature's Scientific Reports a gennaio.
La sua rivelazione è diventata la base per i ricordi di nuova generazione progettati nel laboratorio di Tour, dove il team sta costruendo ricordi con ossidi di silicio inseriti tra grafene - nastri di carbonio dello spessore di un atomo - e attaccati a fogli di plastica. Non c'è un granello di metallo nell'intera unità (ad eccezione dei cavi collegati agli elettrodi di grafene).
Il matrimonio tra silicio e grafene estenderebbe l'utilità da tempo riconosciuta del primo e dimostrerebbe una volta per tutte il valore del secondo, a lungo pubblicizzato come un materiale meraviglioso in cerca di una ragione per essere, Tour ha detto. Ha notato che i dispositivi non solo mostrano il potenziale per dispositivi resistenti alle radiazioni - molti costruiti a Rice sono ora in fase di valutazione presso la Stazione Spaziale Internazionale - ma resistono anche al calore fino a circa 700 gradi Celsius. Ciò significa che possono essere montati direttamente sui processori integrati senza effetti negativi.
Il laboratorio sta anche costruendo memorie crossbar con diodi incorporati per manipolare meglio le tensioni di controllo, Tour ha detto. "Lo stiamo sviluppando lentamente per comprendere i meccanismi di commutazione fondamentali, " ha detto. "Le industrie sono arrivate e l'hanno guardato, ma stiamo facendo scienza di base qui; non confezioniamo cose belle e carine, quindi quello che vedono sembra rudimentale.
"Ma questo si sta ora trasformando in un sistema applicato che potrebbe essere adottato come futuro sistema di memoria, " Egli ha detto.
