Les chercheurs du MIPT se sont associés à des collaborateurs pour une démonstration réussie de la mémoire vive magnétoélectrique (MELRAM). Une transition vers la mémoire magnétoélectrique pourrait permettre des économies d'énergie substantielles, ainsi que le démarrage instantané des appareils. Leur article a été publié en Lettres de physique appliquée .

Mémoire vive, ou RAM, est l'un des principaux composants de tout ordinateur ou smartphone. Le type de RAM le plus courant est connu sous le nom de mémoire vive dynamique, ou DRAM pour faire court. C'est une mémoire à semi-conducteur basée sur un principe simple. En DRAM, chaque cellule mémoire est constituée d'un condensateur et d'un transistor. Le transistor est utilisé pour admettre du courant dans le condensateur, lui permettant d'être chargé et déchargé. La charge électrique du condensateur stocke des informations binaires, qui est classiquement représenté par des zéros (non chargés) et des uns (chargés).

"La technologie RAM a progressé rapidement, avec des modules de mémoire de plus en plus rapides. Cependant, ce type de mémoire présente une limitation majeure qu'il est impossible de surmonter :sa faible efficacité énergétique, " dit le chercheur principal Sergueï Nikitov du MIPT. " Dans cet article, nous présentons la cellule mémoire magnétoélectrique. Il réduira la consommation d'énergie de lecture et d'écriture de bits d'un facteur 10, 000 ou plus."

Une cellule MELRAM est constituée de deux composants aux propriétés remarquables. Le premier est un matériau piézoélectrique. La piézoélectricité est une propriété de certains matériaux qui se déforment en réponse à la tension appliquée et, inversement, générer une tension sous contrainte mécanique. L'autre composant MELRAM est une structure en couches caractérisée par une magnétoélasticité élevée - la dépendance de l'aimantation sur la déformation élastique. Parce que la structure est anisotrope, c'est-à-dire il est organisé différemment selon des axes différents, — il peut être magnétisé selon deux directions qui correspondent au zéro logique et une en code binaire. Contrairement à la RAM dynamique, Les cellules mémoires magnétoélectriques sont capables de conserver leur état :elles n'ont pas besoin d'être réécrites en permanence et ne perdent pas d'informations lors d'une coupure de courant.

"Nous avons construit une pièce d'essai d'environ un millimètre de diamètre et avons montré que cela fonctionnait, " dit Anton Churbanov, un doctorat étudiant au Département d'Electronique Physique et Quantique, MIPT. "Il est à noter que les structures que nous avons utilisées pourraient servir de base à des cellules mémoire de taille nanométrique, dont les dimensions sont similaires à celles des cellules RAM ordinaires."

Au cœur de l'étude se trouve un nouveau mécanisme de lecture de données, fournir une alternative aux capteurs de champ magnétique sophistiqués utilisés dans les cellules MELRAM antérieures, qui ne permettent pas une réduction d'échelle facile. Les chercheurs ont trouvé un moyen plus simple de lire les informations, qui ne nécessite pas des dispositions aussi compliquées. Lorsqu'une tension est appliquée à la cellule mémoire, la couche piézoélectrique de la structure est déformée. Selon la nature de la souche, l'aimantation prend une orientation particulière, stocker des informations. Le changement d'orientation du champ magnétique entraîne une augmentation de la tension dans l'échantillon. En détectant cette tension, l'état de la cellule mémoire peut être déterminé. Mais l'opération de lecture peut affecter la magnétisation; donc, il est nécessaire de réengager la valeur qui a été lue dans la cellule mémoire.

Les auteurs de l'article affirment que leur solution peut être réduite sans aucun effet négatif sur son efficacité. Cela rend MELRAM prometteur pour les applications de matériel informatique exigeant une faible consommation d'énergie.