Photographie d'une banque mémoire WORM imprimée à 26 bits, avec une image au microscope optique de la disposition des bits à droite. La taille du bit est d'environ 200 x 300 micromètres. Crédit image :Leppäniemi, et al. ©2012 IOP Publishing Ltd
(Phys.org) -- Dans le but de réduire le coût de fabrication de dispositifs de mémoire flexibles à lecture unique (WORM), une équipe de chercheurs finlandais a mis au point un procédé de fabrication qui peut imprimer en masse des milliers de ces souvenirs sur un substrat flexible. Comme ils ne peuvent pas être réécrits, Les mémoires WORM sont particulièrement utiles pour les applications inviolables, comme le vote électronique et le stockage des dossiers médicaux.
Les chercheurs, Jaakko Leppäniemi, Tomi Mattila, Terho Kololuoma, Mika Suhonen, et Ari Alastalo au Centre de recherche technique VTT de Finlande, ont publié leur article sur le processus d'impression de mémoire WORM dans un récent numéro de Nanotechnologie .
La mémoire WORM est une mémoire résistive dans laquelle les données sont écrites en utilisant un état "0" à haute résistance et un état "1" à faible résistance. La lecture peut être effectuée avec un appareil qui mesure les différentes résistances par contact physique ou capacitivement en balayant la mémoire sans établir de contact.
Pour réaliser une mémoire WORM résistive, les chercheurs ont préparé des morceaux d'un mélange de nanopâtes d'argent qui combine les avantages de deux encres commerciales différentes par Advanced Nano Products Ltd. L'une des encres, appelé DGP, a l'avantage d'être inscriptible avec une puissance électrique modérée, mais présente l'inconvénient d'être instable en raison de l'état hautement résistif « 0 » qui perd de la résistance. La deuxième encre, appelé DGH, a les propriétés inverses :il nécessite une puissance électrique élevée pour l'écriture mais a une stabilité améliorée à long terme. Bien qu'aucune encre en elle-même ne soit optimale pour créer des bits de mémoire, les chercheurs ont découvert que leur combinaison offre le meilleur des deux mondes :une puissance électrique modérée pour l'écriture et une bonne stabilité à long terme.
(a) Illustration du processus d'impression rouleau à rouleau. Après impression, le rouleau contenant les bancs de mémoire WORM est introduit dans une découpeuse, et certaines des banques de mémoire WORM coupées sont laminées. (b) La ligne d'impression roll-to-roll de VTT « ROKO ». Crédit image :Leppäniemi, et al. ©2012 IOP Publishing Ltd
Lorsqu'ils sont combinés, les deux encres forment un réseau auto-organisé, ce qui permet aux chercheurs d'ajuster la conductivité initiale et la résistance à l'état « 0 » des bits. Les chercheurs ont pu contrôler la résistance en contrôlant le degré de frittage et de rapprochement des nanoparticules :la résistance est élevée lorsque les particules sont non frittées et bien séparées, mais diminue lorsque les particules frittent et fusionnent. Pour contrôler la distance inter-particule, les chercheurs ont utilisé des nanoparticules encapsulées avec des ligands pour empêcher l'agglomération et créer l'état « 0 » hautement résistif. Pour diminuer la résistance, et ainsi passer de l'état '0' à l'état '1', les chercheurs ont retiré l'encapsulation en chauffant avec un courant électrique. La chaleur fait fondre le ligand, qui permet aux particules non encapsulées de fusionner et de fritter, où ils atteignent une conductivité plus élevée et une résistance plus faible.
De cette façon, la technique permet de modifier de manière sélective et irréversible la résistance des bits, activer une fonction de mémoire WORM. Comme les scientifiques l'ont expliqué, une telle mémoire présente des avantages importants pour une utilisation dans le monde réel.
« L'avantage de la mémoire réside dans la capacité de traitement, " Leppäniemi a dit Phys.org . « Les mémoires peuvent être imprimées avec des méthodes à haut débit et les propriétés des bits peuvent être adaptées en modifiant la composition de l'encre des bits. Aussi, la mémoire résistive fournit simple, lecture non destructive par rapport, par exemple, aux mémoires ferroélectriques imprimables à accès aléatoire.
(a) Une carte questionnaire avec une banque de mémoire WORM 12 bits imprimée, batterie souple, et LED. (b) Impression roll-to-roll des banques de mémoire WORM pour la carte avec la ligne d'impression « ROKO » de VTT. (c) Pré-frittage de la banque de mémoire WORM et le dispositif de lecture. Crédit image :Leppäniemi, et al. ©2012 IOP Publishing Ltd
En termes de stabilité, les chercheurs ont observé le début d'un lent déclin de la résistance après avoir été stocké pendant quatre mois dans l'obscurité avec un dessiccatif dans des conditions ambiantes. La baisse résulte de l'état « 0 » moins stable en raison de l'auto-frittage, ce qui diminue sa résistance. Cependant, même après les 19 mois de surveillance, les chercheurs ont décrit les bits comme conservant une bonne stabilité d'état « 0 ». En revanche, lorsqu'il est exposé à une température élevée de 85 °C (185 °F) et une humidité relative élevée de 85 %, la résistance a subi une chute rapide en moins de trois heures.
Pour démontrer une application simple de la mémoire WORM, les chercheurs, avec Stora Enso Oyj, fabriqué 1, 000 cartes questionnaire électrique pour la conférence Printed Electronics Europe 2011 que les participants utilisaient pour voter pour le meilleur stand de la conférence. Une batterie imprimée souple a fourni la petite tension d'écriture (moins de 10 volts), et une LED à l'intérieur de la carte a indiqué la pression réussie d'un bouton. Les fiches questionnaire ne représentent qu'une utilisation possible de la mémoire WORM, que les chercheurs espèrent encore améliorer à l'avenir.
« L'objectif est de fournir une logique d'adressage de mémoire imprimée et d'atteindre des quantités de bits plus élevées, », a déclaré Leppäniemi. « Aussi, l'amélioration de la stabilité à long terme via une encapsulation appropriée nécessite une attention supplémentaire.
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