Автор AZoNano 24 ноября 2020 года

Более быстрые, компактные, умные и энергоэффективные микросхемы для всего, от бытовой электроники до больших данных и интеллектуальных вычислений, вскоре могут появиться после того, как инженеры Техасского университета в Остине создали самое маленькое запоминающее устройство пока что. И в процессе они выяснили физическую динамику, которая открывает возможности плотного хранения памяти для этих крошечных устройств.

Исследование, опубликованное недавно в Nature Nanotechnology основано на открытии двухлетней давности, когда исследователи создали то, что было самым тонким запоминающим устройством. В этой новой работе исследователи еще больше уменьшили размер, уменьшив площадь поперечного сечения до одного квадратного нанометра.

Освоение физики этих устройств позволило сделать их намного меньше. Дефекты или дыры в материале являются ключом к разблокированию возможности хранения памяти высокой плотности.

«Когда еще один атом металла входит в эту наноразмерную дыру и заполняет ее, он передает часть своей проводимости материалу, и это приводит к изменению или эффекту памяти, », – сказал Деджи Акинванде, профессор кафедры электротехники и вычислительной техники.

Хотя они использовали дисульфид молибдена, также известный как MoS2, в качестве основного наноматериала в своем исследовании, исследователи полагают, что это открытие можно применить к сотням связанных атомарно тонких материалов.

Гонка за производством микросхем и компонентов меньшего размера – это мощность и удобство. С меньшими процессорами вы можете делать более компактные компьютеры и телефоны. Но уменьшение размеров микросхем также снижает их потребность в энергии и увеличивает емкость, что означает более быстрые и умные устройства, требующие меньше энергии для работы.

«Результаты, полученные в этой работе, открывают путь для разработки приложений будущего поколения, представляющих интерес для Министерства обороны, таких как сверхплотное хранилище, нейроморфные вычислительные системы, системы радиочастотной связи и многое другое, " сказал Пани Варанаси, программный менеджер Исследовательского офиса армии США, который финансировал исследование.

Первоначальное устройство, названное группой исследователей «атомристором», было в то время самым тонким запоминающим устройством, когда-либо зарегистрированным, с одним атомным слоем толщиной. Но уменьшение размера запоминающего устройства означает не только его тонкость, но и меньшее поперечное сечение

«Научный святой Грааль для масштабирования опускается до уровня, когда один атом управляет функцией памяти, и это то, что мы достигли в новом исследовании», Акинванде сказал.

Устройство Акинванде подпадает под категорию мемристоров, популярной области исследования памяти, сосредоточенной вокруг электрических компонентов со способностью изменять сопротивление между двумя его выводами без необходимости в третьем выводе посередине, известном как затвор. Это означает, что они могут быть меньше, чем сегодняшние устройства памяти, и иметь большую емкость.

Эта версия мемристора, разработанная с использованием передового оборудования в Окриджской национальной лаборатории, обещает производительность около 25 терабит на квадратный сантиметр. Это в 100 раз более высокая плотность памяти на слой по сравнению с имеющимися в продаже устройствами флэш-памяти.

Источник: https://www.utexas.edu/