Memrisztív memória cellák Új folyamatok dekódolva a modern ReRAM memória cellákban - LABO ONLINE
A memristív memóriacellák, röviden a ReRAM, a jövő új szuper emlékei. Két olyan alapkoncepciót folytatnak jelenleg, amelyek korábban különböző típusú aktív ionokkal társultak - akár negatív, akár pozitív töltéssel. De ez nem teljesen helyes, ahogy Jülich kutatói meglepő módon felfedezték dél-koreai, japán és amerikai kollégákkal.
Mivel a vegyértékváltó sejtekben (VCM) a negatív töltésű oxigénionok mellett - csakúgy, mint az elektrokémiai metallizációs cellákban (ECM) - a pozitív töltésű fémionok is aktívak. A hatás lehetővé teszi a kapcsolási tulajdonságok célzott beállítását és a két fogalom egyesítését, amint azt a kutatók a "Nature Nanotechnology" és az "Advanced Materials" folyóiratokban bemutatták.
A ReRAM cellákat egy speciális tulajdonság jellemzi: elektromos ellenállásuk elektromos feszültség alkalmazásával megváltoztatható. Ennek eredményeként a sejtek hasonlóan viselkednek, mint egy mágneses anyag, amelyet ismét mágneseznek és mágneseznek. Van, hogy úgy mondjam, BE és KI állapot. Ily módon digitális információk tárolhatók, azaz olyan információk, amelyek csak különbséget tesznek "1" és "0" között. Az ilyen ReRAM-ok fő előnyei: Nagyon gyorsan kapcsolhatók, kevés energiát használnak fel, és sokáig megőrzik állapotukat akkor is, ha már nincs külső feszültség.
Társaság a cikkért
A cikk témái
A ReRAM memrisztikus tulajdonságai a mobil ionokon alapulnak. Alapvetően nagyon hasonlítanak az akkumulátorhoz, csak néhány nanométer vastag fémoxid rétegben két elektróda között előre-hátra mozognak. Hosszú ideig a kutatások azt gondolták, hogy a VCM-ek és az ECM-ek jelentősen eltérnek egymástól. Az ECM-ekben az ON vagy OFF állapot akkor érhető el, amikor a fémionok mozognak és szálszerű szálakat képeznek. Ez akkor történik, ha elektromos feszültséget alkalmaznak. Ennek eredményeként egy ilyen izzószál nő a cella két elektródája között. A cella gyakorlatilag rövidzárlatos - az ellenállás hirtelen csökken. Ezután az információkat a folyamat célzott vezérlésével el lehet menteni.
Cikkek a témáról
Adattovábbítás skyrmion rács és szerves molekulák segítségével
A kutatók a mágneses tárolókat szuper lassú felvételeken forgatják
Elektronok alagútfúrása a jövő adattárolásaként?
Az úgynevezett VCM-ek kapcsolási tulajdonságai viszont elsősorban az oxigénionok eltolódásával társultak. A fémionokkal ellentétben negatív töltésűek. Feszültség alkalmazásakor az ionok kimozdulnak egy oxigéntartalmú fémvegyületből. Az anyag hirtelen vezetőképesebbé válik. Itt is a cél ennek a folyamatnak a célzott irányítása.
Jülich kutatói azonban a jeonjui Chonbuk Nemzeti Egyetem, a Tsukubai Országos Anyagtudományi Intézet és a bostoni Massachussetts Műszaki Intézet (MIT) partnereivel együtt váratlanul második kapcsolási folyamatot fedeztek fel a VCM-ekben: Fém is VCM-ekben -Az ionok szintén hozzájárulnak az izzószálak kialakulásához.
A folyamat csak azért vált láthatóvá, mert a tudósok elnyomták az oxigénionok mozgását. Ehhez úgy módosították a felületeket, hogy egy vékony szénréteget vittek fel közvetlenül az elektród anyagára. Az egyik esetben grafént használtak, más néven „csodaanyagot”, amely csak egyetlen szénrétegből áll. „A grafén állítólag elnyomja az oxigénionok fázishatáron történő transzportját és lelassítja az oxigén reakcióit amely hasonlít egy ECM sejt sejtjére, és ezért feltételezi, hogy a mobil fémionok is aktívak a VCM-ekben. Ezt megerősítették további kísérletek pásztázó alagút mikroszkóppal (STM) és diffúziós kísérletek. Nyilvánvaló, hogy a fémionok is támogatják a kapcsolási folyamatot " - mondja dr. Ilia Valov, a Jülich Peter Grünberg Intézet elektrokémikusa (PGI-7).
Egy ilyen szénből készült köztes réteg telepítése lehetővé tenné a VCM-ek számára, hogy az egyik kapcsolási folyamatról a másikra váltsanak. Ez új lehetőségeket nyitna meg a ReRAM-ok tervezésében. "Az alkalmazástól függően eredményeink felhasználhatók a hatás tudatos növelésével vagy szándékos elnyomásával" - magyarázza Valov. A tudósok eredményei azonban kérdéseket is felvetnek: "A korábbi modelleket és vizsgálatokat felül kell vizsgálni, és ezekre az eredményekre kell alapozni. beállítható "- mondja a Jülich tudós. A további teszteknek azt is tisztázniuk kell, hogy a megállapításokon alapuló új típusú alkatrészek hogyan viselkednek a gyakorlatban.
A kutatási munkát részben a BMBF (projektszám: 03X0140) és a DFG SFB 917 finanszírozta.
Eredeti kiadvány:
Nanoméretű kationmozgás TaOx, HfOx és TiOx memristív rendszerekben: 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 (közzétéve 2015. szeptember 28.), DOI: 10.1038/nnano.2015.221.
A grafén által módosított interfész vezérli az átmenetet a VCM-ről az ECM kapcsolási módokra Ta/TaOx alapú memristív eszközökben: Michael Lübben, Panagiotis Karakolis, Vassilios Ioannou-Sougleridis, Pascal Normand, Panagiotis Dimitrakis, Ilia Valov. Advanced Materials (első közzététel: 2015. szeptember 10.), DOI: 10.1002/adma.201502574.