Comparaison entre la synapse et la mémoire à accès aléatoire à tunnel (TRAM) à deux terminaux. Dans les jonctions (synapses) entre les neurones, les signaux sont transmis d'un neurone à l'autre. La TRAM est constituée d'un empilement de différentes couches :Une couche semi-conductrice en bisulfure de molybdène (MoS2) avec deux électrodes (drain et source), une couche isolante de nitrure de bore hexagonal (h-BN) et une couche de graphène. Cette architecture à deux terminaux simule les deux neurones qui composent la structure synaptique. Lorsque la différence de tension du drain et de la source est suffisamment élevée, électrons de l'électrode de drain tunnel à travers le h-BN isolant et atteignent la couche de graphène. La mémoire est écrite lorsque les électrons sont stockés dans la couche de graphène, et il est effacé par l'introduction de charges positives dans la couche de graphène. Crédit : Institut des sciences fondamentales
En mars dernier, le programme d'intelligence artificielle (IA) AlphaGo a battu le champion coréen de Go LEE Se-Dol au jeu de société asiatique. "Le match était assez serré, mais AlphaGo utilisait 1200 CPU et 56, 000 watts par heure, tandis que Lee n'utilisait que 20 watts. Si un matériel qui imite la structure du cerveau humain est développé, nous pouvons faire fonctionner l'intelligence artificielle avec moins de puissance, " précise le professeur YU Woo Jong. En collaboration avec l'Université Sungkyunkwan, des chercheurs du Center for Integrated Nanostructure Physics au sein de l'Institute for Basic Science (IBS), ont conçu un nouveau dispositif de mémoire inspiré des connexions neuronales du cerveau humain. La recherche, Publié dans Communication Nature , met en évidence les performances hautement fiables du dispositif, long temps de rétention et endurance. De plus, son extensibilité et sa flexibilité en font un outil prometteur pour l'électronique douce de nouvelle génération attachée aux vêtements ou au corps.
Le cerveau est capable d'apprendre et de mémoriser grâce à un grand nombre de connexions entre les neurones. Les informations que vous mémorisez sont transmises par les synapses d'un neurone à l'autre sous la forme d'un signal électrochimique. Inspiré par ces connexions, Les scientifiques d'IBS ont construit une mémoire appelée mémoire à accès aléatoire à tunnel à deux terminaux (TRAM), où deux électrodes, appelé drain et source, ressemblent aux deux neurones communicants de la synapse. Alors que l'électronique mobile grand public, comme les appareils photo numériques et les téléphones portables, utilisent la mémoire flash à trois bornes, l'avantage des mémoires à deux bornes comme la TRAM est que les mémoires à deux bornes n'ont pas besoin d'une couche d'oxyde épaisse et rigide. "La mémoire flash est toujours plus fiable et a de meilleures performances, mais TRAM est plus flexible et peut être évolutif, " explique le professeur Yu.
Le TRAM est constitué d'un empilement de couches cristallines 2D d'un ou de quelques atomes d'épaisseur :une couche de bisulfure de molybdène semi-conducteur (MoS2) avec deux électrodes (drain et source), une couche isolante de nitrure de bore hexagonal (h-BN) et une couche de graphène. En termes simples, la mémoire est créée (logique-0), lu et effacé (logique-1) par le passage de charges à travers ces couches. TRAM stocke les données en gardant des électrons sur sa couche de graphène. En appliquant différentes tensions entre les électrodes, les électrons circulent du drain vers la couche de graphène en passant par la couche isolante h-BN. La couche de graphène se charge négativement et la mémoire est écrite et stockée et vice versa, lorsque des charges positives sont introduites dans la couche de graphène, la mémoire est effacée.
L'épaisseur appropriée des couches isolantes de h-BN permet aux électrons de tunnel et d'atteindre la couche de graphène sans fuites. Des couches de H-BN de différentes épaisseurs ont été testées et une épaisseur de 7,5 nanomètres s'est avérée la plus appropriée. Crédit : Institut des sciences fondamentales
Les scientifiques d'IBS ont soigneusement sélectionné l'épaisseur de la couche isolante de h-BN car ils ont découvert qu'une épaisseur de 7,5 nanomètres permet aux électrons de passer de l'électrode de drain à la couche de graphène sans fuites et sans perte de flexibilité.
La flexibilité et l'extensibilité sont en effet deux caractéristiques clés de TRAM. Lorsque TRAM a été fabriqué sur du plastique souple (PET) et des matériaux en silicone étirable (PDMS), il pourrait être tendu jusqu'à 0,5% et 20%, respectivement. À l'avenir, TRAM peut être utile pour sauvegarder les données de smartphones flexibles ou portables, caméras oculaires, gants chirurgicaux intelligents, et les dispositifs biomédicaux attachables au corps.
Enfin et surtout, La TRAM a de meilleures performances que les autres types de mémoires à deux bornes connues sous le nom de mémoire à accès aléatoire à changement de phase (PRAM) et de mémoire à accès aléatoire résistive (RRAM).
La mémoire à accès aléatoire à effet tunnel (TRAM) à deux bornes montre une bonne flexibilité lorsqu'elle est construite sur du polyéthylène téréphtalate flexible (PET). La TRAM peut être utile pour les appareils souples portables ou amovibles de nouvelle génération. Crédit : Institut des sciences fondamentales
