Les cellules mémoires résistives ou ReRAM en abrégé sont considérées comme la nouvelle super solution de stockage d'informations du futur. Maintenant, deux concepts de base sont poursuivis, lequel, jusqu'à maintenant, étaient associés à différents types d'ions actifs. Mais ce n'est pas tout à fait correct, en tant que chercheurs de Jülich travaillant avec leurs coréens, Des collègues japonais et américains ont été surpris de découvrir. Dans les cellules de mémoire de changement de valence (VCM), non seulement les ions oxygène chargés négativement sont actifs, mais – semblable aux cellules de mémoire à métallisation électrochimique (ECM) – il en va de même des ions métalliques chargés positivement. L'effet permet de modifier les caractéristiques de commutation selon les besoins et permet d'aller et venir d'un concept à l'autre, tel que rapporté par les chercheurs dans les revues Nature Nanotechnologie et Matériaux avancés .

Les cellules ReRAM ont une caractéristique unique :leur résistance électrique peut être modifiée en appliquant une tension électrique. Les cellules se comportent comme un matériau magnétique qui peut être à nouveau magnétisé et démagnétisé. En d'autres termes, ils ont un état ON et un état OFF. Cela permet de stocker des informations numériques, c'est-à-dire des informations qui font la distinction entre "1" et "0". Les avantages les plus importants des ReRAM sont qu'elles peuvent être commutées rapidement, consomme peu d'énergie, et maintiennent leur état même après de longues périodes sans tension externe.

Le comportement memristif des ReRAM relayées sur les ions mobiles. Ces ions se déplacent de la même manière que dans une batterie, circulant entre deux électrodes dans une couche d'oxyde métallique de quelques nanomètres d'épaisseur au maximum. Pendant longtemps, les chercheurs pensaient que les VCM et les ECM fonctionnaient très différemment. Dans les ECM, les états ON et OFF sont atteints lorsque les ions métalliques se déplacent et forment des filaments ressemblant à des trichites. Cela se produit lorsqu'une tension électrique est appliquée, provoquant la croissance de tels filaments entre les deux électrodes de la cellule. La cellule est pratiquement court-circuitée et la résistance diminue brutalement. Lorsque le processus est soigneusement contrôlé, les informations peuvent être stockées. Le comportement de commutation des VCM, en revanche, étaient principalement associés au déplacement des ions oxygène. Contrairement aux ions métalliques, ils sont chargés négativement. Lorsqu'une tension est appliquée, les ions sortent d'un composé métallique contenant de l'oxygène. Le matériau devient brusquement plus conducteur. Dans ce cas aussi, le processus doit être mieux contrôlé.

Des chercheurs de Jülich travaillant avec leurs partenaires de l'Université nationale de Chonbuk, Jeonju, le National Institute for Materials Science de Tsukuba et le Massachusetts Institute of Technology (MIT) de Boston ont découvert un deuxième processus de commutation inattendu dans les VCM :les ions métalliques aident également à former des filaments dans les VCM. Le processus a été rendu visible parce que les scientifiques ont supprimé le mouvement des ions d'oxygène. Faire cela, ils ont modifié la surface en appliquant une fine couche de carbone directement à l'interface du matériau d'électrode avec l'électrolyte solide. Dans un cas, ils ont utilisé le graphène "matériau miracle", qui ne comprend qu'une seule couche de carbone. "Le graphène a été utilisé pour supprimer le transport des ions oxygène à travers la limite de phase et pour ralentir les réactions de l'oxygène. Soudain, nous avons observé une caractéristique de commutation similaire à celle d'une cellule ECM et supposons donc que les ions métalliques libres sont également actifs dans les VCM. Cela a en outre été vérifié à l'aide d'expériences de microscopie à effet tunnel (STM) et de diffusion. Il semble que les ions métalliques fournissent un support supplémentaire pour le processus de commutation, " dit le Dr Ilia Valov, électrochimiste à l'Institut Peter Grünberg de Jülich (PGI-7).

L'incorporation d'un tel intercalaire en carbone permettrait de passer d'un processus de commutation à l'autre dans les VCM. Cela conduirait à de nouvelles options pour la conception des ReRAM. "Selon l'application, nos résultats pourraient être exploités et l'effet volontairement amélioré ou intentionnellement supprimé, " says Valov. The scientists' findings give rise to several questions. "Existing models and studies will have to be reworked and adapted on the basis of these findings, " says the Jülich scientist. Further tests will clarify how such novel components behave in practice.