Memristive memory клетки Нови процеси в съвременните ReRAM клетки с памет декодирани - LABO ONLINE
Memristive memory клетки или накратко ReRAM са новите супер спомени за бъдещето. В момента се преследват две основни концепции, които преди са били свързани с различни видове активни йони - или отрицателно, или положително заредени. Но това не е съвсем вярно, както изненадващо откриха изследователите на Юлих заедно с южнокорейски, японски и американски колеги.
Тъй като при валентна промяна клетки (VCM), в допълнение към отрицателно заредените кислородни йони - точно както в клетките за електрохимична метализация (ECM) - активни са и положително заредените метални йони. Ефектът позволява да се адаптират свойствата на превключване по целеви начин и да се обединят двете концепции, както показват изследователите в списанията "Nature Nanotechnology" и "Advanced Materials".
Клетките ReRAM се характеризират със специално свойство: тяхното електрическо съпротивление може да бъде променено чрез прилагане на електрическо напрежение. В резултат на това клетките се държат подобно на магнитен материал, който се магнетизира и отново се намагнетизира. Има състояние на включване и изключване, така да се каже. По този начин може да се съхранява цифрова информация, т.е. информация, която прави разлика само между "1" и "0". Основните предимства на такива ReRAM: Те могат да се превключват много бързо, да използват малко енергия и да поддържат състоянието си дълго време, дори когато вече няма външно напрежение.
Фирма за статията
Теми в статията
Меморитивните свойства на ReRAM се основават на подвижни йони. По същество много като в батерия, те се движат напред-назад между два електрода в метален оксиден слой с дебелина само няколко нанометра. Дълго време изследователите смятаха, че VCM и ECM се различават значително по начина, по който работят. В ECMs състоянието ВКЛ или ИЗКЛ се постига, когато металните йони се движат и образуват влакнести влакна. Това се случва, когато е приложено електрическо напрежение. В резултат на това такава нишка расте между двата електрода на клетката. Клетката е практически късо съединение - съпротивлението пада внезапно. След това информацията може да бъде запазена чрез целенасочен контрол на процеса.
Статии по темата
Пренос на данни с решетка на skyrmion и органични молекули
Изследователите заснемат магнитно съхранение в супер забавен каданс
Тунелни електрони като съхранение на данни за бъдещето?
Свойствата на превключване на така наречените VCM, от друга страна, са свързани предимно с изместването на кислородните йони. За разлика от металните йони, те са заредени отрицателно. Когато се приложи напрежение, йоните се изнасят от метално съединение, съдържащо кислород. Материалът изведнъж става по-проводим. И тук целта е да се контролира този процес целенасочено.
Заедно с партньорите си от Националния университет Chonbuk в Jeonju, Националния институт по материалознание в Tsukuba и Massachussetts Institute of Technology (MIT) в Бостън, изследователите от Jülich откриха неочакван втори процес на превключване във VCM: Metal също и в VCM -Йоните също допринасят за образуването на нишки.
Процесът става видим само защото учените потискат движението на кислородните йони. За целта те модифицираха повърхностите чрез нанасяне на тънък слой въглерод директно върху материала на електрода. В един от случаите те са използвали графен, известен също като „материал-чудо", който се състои само от един слой въглерод. „Графенът трябва да потисне транспорта на кислородни йони през фазовата граница и да забави реакциите на кислород което наподобява това на ECM клетка и следователно предполага, че подвижните метални йони също са активни във VCM. Това беше потвърдено от допълнителни експерименти със сканираща тунелна микроскопия (STM) и дифузионни експерименти. Очевидно металните йони също поддържат процеса на превключване ", казва д-р. Илия Валов, електрохимик в Института „Юлих Петер Грюнберг“ (PGI-7).
Инсталирането на такъв междинен слой, изработен от въглерод, ще позволи на VCM да преминат от един процес на превключване към друг. Това би отворило нови възможности за проектиране на ReRAM. „В зависимост от приложението, нашите открития могат да бъдат използвани чрез съзнателно увеличаване или умишлено потискане на ефекта", обяснява Валов. Резултатите на учените обаче повдигат и въпроси: „Предишните модели и изследвания трябва да бъдат преразгледани отново въз основа на тези открития може да се коригира ", казва ученият от Юлих. По-нататъшните тестове също имат за цел да изяснят как новите компоненти, основани на констатациите, се държат на практика.
Изследователската работа беше частично финансирана от BMBF (проект № 03X0140) и SFB 917 на DFG.
Оригинална публикация:
Наномащабно движение на катиони в меморитивни системи TaOx, HfOx и 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. Nature Nanotechnology (публикувано на 28 септември 2015 г.), DOI: 10.1038/nnano.2015.221.
Модифицираният от графен интерфейс контролира прехода от VCM към ECM режими на превключване в базирани на Ta/TaOx паметни устройства: Michael Lübben, Panagiotis Karakolis, Vassilios Ioannou-Sougleridis, Pascal Normand, Panagiotis Dimitrakis, Ilia Valov. Разширени материали (публикувано за първи път на 10 септември 2015 г.), DOI: 10.1002/adma.201502574.