Memristívne pamäťové bunky Nové procesy v moderných dekódovaných pamäťových bunkách ReRAM - LABO ONLINE
Memristívne pamäťové bunky, skrátene ReRAM, sú nové super spomienky na budúcnosť. V súčasnosti sa sledujú dva základné koncepty, ktoré boli predtým spojené s rôznymi typmi aktívnych iónov - buď negatívne alebo pozitívne. To však nie je úplne správne, ako to prekvapivo objavili vedci z Jülichu spolu s juhokórejskými, japonskými a americkými kolegami.
Pretože v bunkách na zmenu valencie (VCM) sú okrem záporne nabitých iónov kyslíka - rovnako ako v elektrochemických metalizačných článkoch (ECM) - aktívne aj kladne nabité ióny kovov. Tento efekt umožňuje cielene prispôsobiť vlastnosti prepínania a zlúčiť tieto dva koncepty, ako to ukazujú vedci v časopisoch „Nature Nanotechnology“ a „Advanced Materials“.
Články ReRAM sa vyznačujú zvláštnou vlastnosťou: ich elektrický odpor je možné meniť pôsobením elektrického napätia. Vďaka tomu sa bunky správajú ako magnetický materiál, ktorý je opäť magnetizovaný a demagnetizovaný. Existuje takpovediac stav ZAPNUTÝ a VYPNUTÝ. Týmto spôsobom je možné ukladať digitálne informácie, t. J. Informácie, ktoré rozlišujú iba medzi „1“ a „0“. Hlavné výhody týchto ReRAM: Môžu sa prepínať veľmi rýchlo, spotrebujú málo energie a udržia si svoj stav dlho, aj keď už nie je k dispozícii externé napätie.
Spoločnosť pre článok
Témy v článku
Memristívne vlastnosti ReRAM sú založené na mobilných iónoch. V zásade veľmi podobné batérii sa pohybujú tam a späť medzi dvoma elektródami vo vrstve oxidu kovu s hrúbkou iba niekoľko nanometrov. Výskum si dlho myslel, že VCM a ECM sa výrazne líšia v spôsobe fungovania. V ECM sa stav ZAPNUTÉ alebo VYPNUTÉ dosiahne, keď sa kovové ióny pohybujú a vytvárajú vláknité vlákna. To sa stane, keď je pripojené elektrické napätie. Výsledkom je, že také vlákno rastie medzi dvoma elektródami článku. Bunka je prakticky skratovaná - odpor náhle klesá. Informácie možno potom uložiť pomocou cielenej kontroly procesu.
Články na túto tému
Prenos dát s mriežkou oblohy a organickými molekulami
Vedci natáčajú magnetické úložisko v super spomalenom režime
Tunelovanie elektrónov ako úložisko dát budúcnosti?
Na druhej strane spínacie vlastnosti takzvaných VCM boli primárne spojené s posunom kyslíkových iónov. Na rozdiel od kovových iónov sú negatívne nabité. Po privedení napätia sa ióny pohybujú mimo kovovú zlúčeninu obsahujúcu kyslík. Materiál sa zrazu stáva vodivejším. Aj tu je cieľom cielene kontrolovať tento proces.
Avšak spolu s ich partnermi z Chonbuk National University v Jeonju, Národného ústavu materiálových vied v Tsukube a Massachussetts Institute of Technology (MIT) v Bostone, vedci z Jülich objavili neočakávaný druhý proces prepínania vo VCM: kov aj vo VCM -Ióny tiež prispievajú k tvorbe vlákien.
Tento proces sa stal viditeľným iba preto, že vedci potlačili pohyb iónov kyslíka. Za týmto účelom upravili povrchy nanesením tenkej vrstvy uhlíka priamo na materiál elektródy. V jednom prípade použili grafén, tiež známy ako „zázračný materiál“, ktorý sa skladá iba z jednej vrstvy uhlíka. „Grafén má potlačiť transport kyslíkových iónov cez fázovú hranicu a spomaliť reakcie kyslíka. Zrazu sme boli schopní prepnúť charakteristiky čo sa podobá bunke ECM, a preto predpokladajme, že mobilné kovové ióny sú aktívne aj vo VCM. Potvrdili to ďalšie experimenty so skenovacou tunelovou mikroskopiou (STM) a difúzne experimenty. Je zrejmé, že ióny kovov podporujú aj proces prepínania “, hovorí Dr. Ilia Valov, elektrochemik na Inštitúte Jülicha Petra Grünberga (PGI-7).
Inštalácia takejto medzivrstvy vyrobenej z uhlíka by umožnila VCM prejsť z jedného procesu prepínania na druhý. To by otvorilo nové možnosti pre návrh ReRAM. „V závislosti od aplikácie môžu byť naše zistenia použité na vedomé zvýšenie alebo zámerné potlačenie účinku," vysvetľuje Valov. Výsledky vedcov však vyvolávajú aj otázky: „Na základe týchto zistení je potrebné opäť revidovať predchádzajúce modely a vyšetrovania. dá sa upraviť, “tvrdí vedec Jülich. Ďalšie testy by mali tiež objasniť, ako sa v praxi správajú nové typy komponentov, ktoré sú založené na zisteniach.
Výskumné práce boli čiastočne financované z BMBF (projekt č. 03X0140) a SFB 917 z DFG.
Pôvodná publikácia:
Pohyb katiónov v nanorozsahu v memristívnych systémoch TaOx, HfOx a TiOx: Anja Wedig, Michael Luebben, Deok-Yong Cho, Marco Moors, Katharina Skaja, Vikas Rana, Tsuyoshi Hasegawa, Kiran K. Adepalli, Bilge Yildiz, Rainer Waser, Ilia Valov. Prírodné nanotechnológie (zverejnené 28. septembra 2015), DOI: 10.1038/nnano.2015.221.
Prechod ovládacích prvkov rozhrania upraveného grafénom z režimov prepínania VCM na ECM v memristívnych zariadeniach založených na Ta/TaOx: Michael Lübben, Panagiotis Karakolis, Vassilios Ioannou-Sougleridis, Pascal Normand, Panagiotis Dimitrakis, Ilia Valov. Pokročilé materiály (prvýkrát zverejnené 10. septembra 2015), DOI: 10,1002/adma.201502574.