Un schéma montre la structure en couches de l'oxyde de tantale, du graphène multicouche et du platine utilisés pour un nouveau type de mémoire développé à l'Université Rice. Le périphérique mémoire résout les problèmes de diaphonie qui provoquent des erreurs de lecture dans d'autres périphériques. Crédit :Tour Group/Rice University
Des scientifiques de l'Université Rice ont créé une technologie de mémoire à semi-conducteurs qui permet un stockage à haute densité avec une incidence minimale d'erreurs informatiques.
Les mémoires sont à base d'oxyde de tantale, un isolant commun en électronique. Appliquer une tension à un sandwich de graphène de 250 nanomètres d'épaisseur, tantale, l'oxyde de tantale nanoporeux et le platine créent des bits adressables là où les couches se rencontrent. Les tensions de commande qui déplacent les ions d'oxygène et les lacunes font basculer les bits entre des uns et des zéros.
La découverte par le laboratoire Rice du chimiste James Tour pourrait permettre des mémoires à barreaux croisés qui stockent jusqu'à 162 gigabits, beaucoup plus élevé que les autres systèmes de mémoire à base d'oxyde étudiés par les scientifiques. (Huit bits équivalent à un octet; une unité de 162 gigabits stockerait environ 20 gigaoctets d'informations.)
Les détails apparaissent en ligne dans le journal de l'American Chemical Society Lettres nano .
Comme la précédente découverte de mémoires en oxyde de silicium par le laboratoire de Tour, les nouveaux appareils ne nécessitent que deux électrodes par circuit, ce qui les rend plus simples que les mémoires flash actuelles qui en utilisent trois. "Mais c'est une nouvelle façon de faire ultradense, mémoire informatique non volatile, ", a déclaré la tournée.
Les mémoires non volatiles conservent leurs données même lorsque l'alimentation est coupée, contrairement aux mémoires informatiques volatiles à accès aléatoire qui perdent leur contenu lorsque la machine est arrêtée.
Une structure en couches d'oxyde de tantale, Le graphène multicouche et le platine sont à la base d'un nouveau type de mémoire développé à l'Université Rice. Le dispositif de mémoire vu dans cette image au microscope électronique surmonte les problèmes de diaphonie qui provoquent des erreurs de lecture dans d'autres dispositifs. Crédit :Tour Group/Rice University
Les puces mémoire modernes ont de nombreuses exigences :elles doivent lire et écrire des données à grande vitesse et en conserver autant que possible. Ils doivent également être durables et montrer une bonne rétention de ces données tout en utilisant une énergie minimale.
Tour a dit que le nouveau design de Rice, qui nécessite 100 fois moins d'énergie que les appareils actuels, a le potentiel de toucher toutes les marques.
"Cette mémoire au tantale est basée sur des systèmes à deux terminaux, tout est donc prêt pour les piles de mémoire 3D, " dit-il. " Et il n'a même pas besoin de diodes ou de sélecteurs, ce qui en fait l'une des mémoires ultradenses les plus faciles à construire. Ce sera un véritable concurrent pour les demandes croissantes de mémoire dans le stockage vidéo haute définition et les baies de serveurs. »
La structure en couches est constituée de tantale, oxyde de tantale nanoporeux et graphène multicouche entre deux électrodes de platine. En fabriquant le matériel, les chercheurs ont découvert que l'oxyde de tantale perd progressivement des ions d'oxygène, changer d'un riche en oxygène, semi-conducteur nanoporeux en haut à pauvre en oxygène en bas. Là où l'oxygène disparaît complètement, il devient tantale pur, un métal.
Les chercheurs ont déterminé que trois facteurs connexes confèrent aux souvenirs leur capacité de commutation unique.
D'abord, la tension de commande régule la façon dont les électrons traversent une frontière qui peut basculer d'un contact ohmique (le courant circule dans les deux sens) à un contact Schottky (le courant circule dans un sens) et inversement.
Seconde, l'emplacement de la limite peut changer en fonction des lacunes en oxygène. Ce sont des "trous" dans les matrices atomiques où devraient exister des ions oxygène, mais non. Le mouvement contrôlé par la tension des lacunes d'oxygène déplace la frontière de l'interface tantale/oxyde de tantale à l'interface oxyde de tantale/graphène. "L'échange des barrières de contact provoque la commutation bipolaire, " a déclaré Gunuk Wang, auteur principal de l'étude et ancien chercheur postdoctoral à Rice.
Troisième, le flux de courant attire les ions oxygène des nanopores d'oxyde de tantale et les stabilise. Ces ions chargés négativement produisent un champ électrique qui sert efficacement de diode pour empêcher la diaphonie causant des erreurs. Alors que les chercheurs connaissaient déjà la valeur potentielle de l'oxyde de tantale pour les souvenirs, de tels tableaux ont été limités à environ un kilo-octet car les mémoires plus denses souffrent d'une diaphonie qui permet aux bits d'être mal lus.
Le graphène fait double emploi en tant que barrière qui empêche le platine de migrer dans l'oxyde de tantale et de provoquer un court-circuit.
Tour a déclaré que les mémoires en oxyde de tantale peuvent être fabriquées à température ambiante. Il a noté que la tension de commande qui écrit et réécrit les bits est réglable, ce qui permet une large gamme de caractéristiques de commutation.
Wang a déclaré que les obstacles restants à la commercialisation incluent la fabrication d'un dispositif à barre transversale suffisamment dense pour traiter les bits individuels et un moyen de contrôler la taille des nanopores.
