15.10.2010

Южнокорейские ученые создали энергонезависимую память на основе мемристоров. Устройство «напечатано» на пластиковой пленке и может изгибаться, не теряя свою функциональность.

Мемристоры, первый из которых был создан в 2008 году, могут стать основой дешевых, емких и энергоэффективных ячеек памяти. Как правило, они изготавливаются на основе тонких пленок оксидов металлов. Но группа ученых из Южной Кореи изготовила мемристорную память из гибкого пластика с нанесенным на него оксидом графена (окисленной формой углеродного материала, чьи первооткрыватели удостоились в этом году Нобелевской премии – «Тонким слоем»). Подобные схемы должны быть дешевле и проще в изготовлении, их можно использовать в пластиковых RFID-метках или при изготовлении носимых электронных устройств (как, например, «Смарт-перчатка»).

«Мы считаем, что оксид графена – подходящий материал для следующих поколений ячеек памяти», - говорит руководитель исследования Сен-Юль Чой (Sung-Yool Choi) из НИИ электронии и телекоммуникаций в городе Тэджон (Южная Корея).

Мемристоры меняют свое электрическое сопротивление в зависимости от приложенного напряжения, и этот эффект сохраняется после того, как напряжение снято. Это позволяет создавать так называемую резистивную память (ReRAM), которая сохраняет данные как изменение сопротивления, а не заряда.

Хотя идея мемристора была предложена в 1971 году, долгое время он считался теоретическим объектом, который невозможно реализовать на практике. Но в 2008 году исследовательская группа фирмы Hewlett Packard построила первый действующий экземпляр. Устройство представляло собой «сэндвич» из двух массивов параллельных друг другу проводников. Между ними был зажат слой диоксида титана, а сами массивы развернуты один относительно другого так, что проводники образовывали решетку с квадратными ячейками. Каждый узел этой решетки и являлся мемристором.

Группа исследователей из Южной Кореи использовала аналогичную конструкцию, заменив диоксид титана оксидом графена. Параллельные алюминиевые проводники диаметром 50 микрон каждый размещаются на пластиковой подложке площадью 6,5 см2. Затем на её поверхность льется раствор, содержащий хлопья оксида графена. Центрифугирование позволяет получить при этом пленку равномерной толщины, поверх которой наносится второй массив проводников. В результате исследователи получили 25 мемристоров размерами по 50 микрон.

По размерам устройство примерно в 1000 раз превосходит те мемристоры, которые были созданы в лаборатории Hewlett Packard. Но южнокорейские ученые не ставили перед собой цель получить сверхплотную ячейку памяти. Ключевые слова для их разработки – «дешево» и «гибко». Органические устройства не будут конкурировать с кремнием по производительности, они создаются для решения других задач. Кроме того, процесс изготовления мемристорных ячеек памяти на основе оксидов металлов требует высоких температур, тогда как схема на гибкой подложке может быть создана при комнатной температуре. Решив проблему масштабируемости, ученые надеются найти способ производить гибкую память в промышленных масштабах.

Чой и его коллеги считают, что мемристор переключается между двумя состояниями за счет образования и разрушения проводящих нитевидных структур. Они формируются, когда атом кислорода переходит от оксида графена к алюминиевому электроду. Приложенное напряжение разрушает эти «нити», меняя сопротивление мемристора.

Устройство может переключаться из одного состояния в другое около 100 000 раз (примерно тек же, как и флэш-память). Чой говорит, что «продолжительность жизни» устройства может быть увеличена до 1 миллиона циклов. В работе, опубликованной в журнале Nano Letters, описаны лабораторные испытания, подтвердившие, что мемристоры сохраняют заданное состояние в течение 27 часов. Но Чой утверждает, что первые образцы, созданные в сентябре прошлого года, до сих пор находятся в неизменном состоянии. Кроме того, устройства можно сгибать и разгибать более 1000 раз, и это никак не скажется на их работоспособности.
Источник:  IEEE Spectrum


Рейтинг статьи