En utilisant le graphène comme bornes transversales, Les chercheurs de l'Université Rice poursuivent des recherches révolutionnaires qui montrent que l'oxyde de silicium, l'un des matériaux les plus courants sur Terre, peut être utilisé comme une mémoire informatique fiable. Les souvenirs sont flexibles, transparent et peut être construit dans des configurations 3-D. Crédit :Jun Yao, Université du riz
(Phys.org)—Les chercheurs de l'Université Rice conçoivent des à deux bornes, des mémoires informatiques tridimensionnelles sur des feuilles flexibles prometteuses pour l'électronique et les affichages tête haute sophistiqués.
La technique basée sur les propriétés de commutation de l'oxyde de silicium, une découverte révolutionnaire de Rice en 2008, a été rapporté aujourd'hui dans le journal en ligne Communication Nature .
L'équipe Rice dirigée par le chimiste James Tour et le physicien Douglas Natelson fait preuve d'une grande transparence, dispositifs de mémoire résistive non volatile basés sur la révélation que l'oxyde de silicium lui-même peut être un commutateur. Une tension parcourue par une fine feuille d'oxyde de silicium éloigne les atomes d'oxygène d'un canal de 5 nanomètres de large, le transformer en silicium métallique conducteur. Avec des tensions inférieures, le canal peut alors être cassé et réparé à plusieurs reprises, sur des milliers de cycles.
Ce canal peut être lu comme un "1" ou un "0, " qui est un interrupteur, l'unité de base des mémoires informatiques. A 5 nm, il est prometteur d'étendre la loi de Moore, qui prédit que les circuits informatiques doubleront de puissance tous les deux ans. L'électronique de pointe actuelle est fabriquée avec des circuits de 22 nm.
La recherche par Tour, T.T. et W.F. de Rice Chaire Chao en chimie ainsi qu'un professeur de génie mécanique et science des matériaux et d'informatique; l'auteur principal Jun Yao, un ancien étudiant diplômé à Rice et maintenant chercheur post-doctoral à Harvard; Jian Lin, un chercheur postdoctoral Rice, et leurs collègues détaillent des souvenirs transparents à 95 %, en oxyde de silicium et bornes en graphène crossbar sur plastique souple.
Il s'agit d'un flexible, puce mémoire transparente créée par des chercheurs de l'Université Rice. Crédit :Tour Lab, Université du riz
Le laboratoire Rice fabrique ses appareils avec un rendement de travail d'environ 80 pour cent, "ce qui est plutôt bien pour un laboratoire non industriel, " Tour a déclaré. " Lorsque vous mettez ces idées entre les mains des industries, ils l'aiguisent vraiment à partir de là."
Les fabricants qui ont pu intégrer des millions de bits sur de petits appareils comme les mémoires flash se retrouvent désormais à se heurter aux limites physiques de leurs architectures actuelles, qui nécessitent trois terminaux pour chaque bit.
Mais l'unité Rice, ne nécessitant que deux terminaux, rend les choses beaucoup moins compliquées. Cela signifie que des matrices de mémoires à deux bornes peuvent être empilées dans des configurations tridimensionnelles, augmentant considérablement la quantité d'informations qu'une puce mémoire peut contenir. Tour a déclaré que son laboratoire avait également vu la promesse de créer des mémoires multi-états qui augmenteraient encore leur capacité.
La découverte de Yao fait suite aux travaux de Rice sur les mémoires à base de graphite dans lesquelles les chercheurs ont vu des bandes de graphite sur un substrat d'oxyde de silicium se briser et guérir lorsqu'une tension était appliquée. Yao soupçonnait que l'oxyde de silicium sous-jacent était en fait responsable, et il a eu du mal à convaincre ses collègues de laboratoire. "Jun a tranquillement continué son travail et a accumulé des preuves, finalement construire un appareil de travail sans graphite, " dit Tour. " Et pourtant, d'autres ont dit, 'Oh, c'est le carbone exogène du système qui l'a fait ! Ensuite, il l'a construit sans exposition au carbone sur la puce."
L'article de Yao détaillant le mécanisme de l'oxyde de silicium est paru dans Nature's Scientific Reports en janvier.
Sa révélation est devenue la base des souvenirs de nouvelle génération en cours de conception dans le laboratoire de Tour, où l'équipe construit des mémoires à partir d'oxydes de silicium pris en sandwich entre du graphène - des rubans de carbone d'une épaisseur d'un atome - et attachés à des feuilles de plastique. Il n'y a pas un grain de métal dans l'ensemble de l'unité (à l'exception des fils attachés aux électrodes de graphène).
Le mariage du silicium et du graphène prolongerait l'utilité longtemps reconnue du premier et prouverait une fois pour toutes la valeur du second, longtemps présenté comme un matériau merveilleux à la recherche d'une raison d'être, Tour dit. Il a noté que les appareils présentent non seulement un potentiel pour les appareils durcis aux radiations – plusieurs construits à Rice sont actuellement évalués à la Station spatiale internationale – mais résistent également à une chaleur allant jusqu'à environ 700 degrés Celsius. Cela signifie qu'ils peuvent être montés directement sur des processeurs intégrés sans effets néfastes.
Le laboratoire construit également des mémoires crossbar avec des diodes intégrées pour mieux manipuler les tensions de commande, Tour dit. "Nous avons développé cela lentement pour comprendre les mécanismes de commutation fondamentaux, " dit-il. " Les industries sont arrivées en avion et l'ont regardé, mais nous faisons de la science fondamentale ici; nous n'emballons pas les choses belles et jolies, donc ce qu'ils voient semble rudimentaire.
« Mais cela est en train de passer à un système appliqué qui pourrait bien être utilisé comme futur système de mémoire, " il a dit.
