Memristive комірки пам’яті Нові процеси в сучасних клітинах пам’яті ReRAM розшифровані - LABO ONLINE
Пам’ятні комірки пам’яті, коротше ReRAM - це нові супер спогади про майбутнє. В даний час проводяться дві основні концепції, які раніше були пов'язані з різними типами активних іонів - або негативно, або позитивно зарядженими. Але це не зовсім правильно, як несподівано виявили дослідники Юліха разом з південнокорейськими, японськими та американськими колегами.
У клітинах з валентною зміною (VCM), крім негативно заряджених іонів кисню - так само, як і в електрохімічних клітинах металізації (ECM) - активно працюють і позитивно заряджені іони металів. Ефект дозволяє цілеспрямовано адаптувати властивості перемикання та об'єднати ці дві концепції, як показують дослідники в журналах "Nature Nanotechnology" та "Advanced Materials".
Клітини ReRAM характеризуються особливою властивістю: їх електричний опір можна змінити, подаючи електричну напругу. В результаті клітини поводяться подібно до магнітного матеріалу, який намагнічується і знову розмагнічується. Існує, так би мовити, стан увімкнення та вимкнення. Таким чином, цифрова інформація може зберігатися, тобто інформація, яка відрізняє лише "1" і "0". Основні переваги таких ReRAM: їх можна дуже швидко перемикати, споживаючи мало енергії, і вони підтримують свій стан протягом тривалого часу, навіть коли зовнішня напруга відсутня.
Компанія для статті
Теми в статті
Мемрістивні властивості ReRAM базуються на рухливих іонах. В основному дуже схожі на батарею, вони рухаються вперед-назад між двома електродами в шарі оксиду металу товщиною всього в кілька нанометрів. Довгий час дослідження досліджували, що VCM та ECM суттєво відрізняються за способом роботи. У ECM стан увімкнення або вимкнення досягається, коли іони металу рухаються і утворюють волокнисті нитки. Це трапляється, коли подається електрична напруга. В результаті така нитка зростає між двома електродами комірки. Клітина практично замикається - опір раптово падає. Потім інформацію можна зберегти за допомогою цілеспрямованого контролю процесу.
Статті за темою
Перенесення даних за допомогою решітки Скірміона та органічних молекул
Дослідники знімають магнітний накопичувач у надповільному темпі
Туннелювання електронів як зберігання даних майбутнього?
Властивості перемикання так званих VCM, навпаки, були пов’язані головним чином зі зсувом іонів кисню. На відміну від іонів металів, вони заряджені негативно. При подачі напруги іони переміщуються з кисневмісної сполуки металу. Матеріал раптом стає більш провідним. Тут також метою є цілеспрямований контроль над цим процесом.
Однак разом зі своїми партнерами з Національного університету Чонбук в Чонджу, Національного інституту матеріалознавства в Цукубі та Массачусетського технологічного інституту (MIT) у Бостоні дослідники Юліха виявили несподіваний другий процес перемикання в VCM: Метал також у VCM -Іони також сприяють утворенню ниток.
Процес став видимим лише тому, що вчені придушили рух іонів кисню. Для цього вони модифікували поверхні, наносячи тонкий шар вуглецю безпосередньо на матеріал електрода. В одному випадку вони використовували графен, також відомий як "чудо-матеріал", який складається лише з одного шару вуглецю. "Графен повинен придушувати транспорт іонів кисню через фазову межу і уповільнювати реакції кисню що нагадує клітину ECM, і тому припускають, що рухливі іони металів також активні в VCM. Це було підтверджено додатковими експериментами зі скануючою тунельною мікроскопією (STM) та дифузійними експериментами., каже доктор Ілля Валов, електрохімік Інституту Юліха Петра Грюнберга (PGI-7).
Встановлення такого проміжного шару, виготовленого з вуглецю, дозволить ВКМ переключатися з одного процесу перемикання на інший. Це відкриє нові можливості для проектування ReRAM. "Залежно від застосування, наші висновки можуть бути використані шляхом свідомого збільшення або навмисного придушення ефекту", - пояснює Валов. Однак результати вчених також викликають питання: "Попередні моделі та дослідження повинні бути переглянуті ще раз на основі цих висновків можна регулювати ", - говорить вчений Юліх. Подальші тести також призначені для з'ясування того, як поводяться на практиці нові компоненти, що базуються на отриманих результатах.
Дослідницька робота частково фінансувалась BMBF (проект № 03X0140) та SFB 917 DFG.
Оригінальна публікація:
Наномасштабний рух катіонів у меморіальних системах TaOx, HfOx та TiOx: Анжа Ведіг, Майкл Люббен, Деок-Йонг Чо, Марко Мурс, Катаріна Ская, Вікас Рана, Цуйосі Хасегава, Кіран К. Адепаллі, Більге Йільдіз, Райнер Вазер, Ілія Валов. Nature Nanotechnology (опубліковано 28 вересня 2015 р.), DOI: 10.1038/nnano.2015.221.
Модифікований графеном інтерфейс керує переходом від VCM до режимів комутації ECM у пам'ятних пристроях на основі Ta/TaOx: Майкл Люббен, Панайотис Караколіс, Василіос Іоанну-Суглерідіс, Паскаль Норманд, Панайотис Дімітракіс, Ілія Валов. Advanced Materials (вперше опубліковано 10 вересня 2015 р.), DOI: 10.1002/adma.201502574.