Dans un travail qui dévoile une partie de la magie derrière les memristors et la "mémoire à accès aléatoire résistive, " ou RRAM - des composants informatiques de pointe qui combinent des fonctions logiques et de mémoire - les chercheurs ont montré que les particules métalliques dans les memristors ne restent pas en place comme on le pensait auparavant.

Les résultats ont de vastes implications pour l'industrie des semi-conducteurs et au-delà. Ils montrent, pour la première fois, exactement comment certains memristors se souviennent.

"La plupart des gens pensent qu'on ne peut pas déplacer des particules métalliques dans un matériau solide, " dit Wei Lu, professeur agrégé de génie électrique et informatique à l'Université du Michigan. « Dans un liquide et un gaz, c'est mobile et les gens le comprennent, mais dans un solide, nous ne nous attendons pas à ce comportement. C'est la première fois qu'on le montre."

Les résultats pourraient conduire à une nouvelle approche de la conception des puces, qui implique l'utilisation de signaux électriques affinés pour disposer les circuits intégrés après leur fabrication. Et cela pourrait également faire progresser la technologie memristor, qui promet plus petit, plus rapide, des puces et des ordinateurs moins chers inspirés des cerveaux biologiques dans la mesure où ils pourraient effectuer de nombreuses tâches en même temps. Lou, qui a mené le projet, et ses collègues de l'UM et du Centre de recherche électronique de Jülich en Allemagne ont utilisé des microscopes électroniques à transmission pour observer et enregistrer ce qui arrive aux atomes dans la couche métallique de leur memristor lorsqu'ils l'exposent à un champ électrique. La couche métallique était enrobée dans le matériau diélectrique dioxyde de silicium, qui est couramment utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs pour aider à acheminer l'électricité. Ils ont observé que les atomes métalliques devenaient des ions chargés, se regrouper avec des milliers d'autres dans des nanoparticules métalliques, puis migrer et former un pont entre les électrodes aux extrémités opposées du matériau diélectrique.

Ils ont démontré ce processus avec plusieurs métaux, y compris l'argent et le platine. Et selon les matériaux impliqués et le courant électrique, le pont s'est formé de différentes manières.

Le pont, aussi appelé filament conducteur, reste en place après la mise hors tension de l'appareil. Ainsi, lorsque les chercheurs remettent le courant, le pont est là pour permettre au courant de circuler en douceur. Plus loin, le champ électrique peut être utilisé pour changer la forme et la taille du filament, ou casser complètement le filament, qui à son tour régule la résistance de l'appareil, ou la facilité avec laquelle le courant peut le traverser.

Les ordinateurs construits avec des memristors encoderaient des informations dans ces différentes valeurs de résistance, qui est à son tour basé sur une disposition différente des filaments conducteurs.

Des chercheurs de Memristor comme Lu et ses collègues avaient émis l'hypothèse que les atomes métalliques dans les memristors se déplaçaient, mais les résultats précédents avaient donné des filaments de formes différentes et ils pensaient donc qu'ils n'avaient pas cloué le processus sous-jacent.

"Nous avons réussi à résoudre le casse-tête des observations apparemment contradictoires et à proposer un modèle prédictif tenant compte des matériaux et des conditions, " dit Ilia Valov, chercheur principal au Centre de recherche sur les matériaux électroniques de Jülich. "De plus, le fait que nous ayons observé le mouvement des particules entraîné par des forces électrochimiques au sein de la matrice diélectrique est en soi une sensation."