Ferrosähköisyys yhdistää transistorit ja muistit

Tutkijat ovat luoneet toteuttamiskelpoisen tavan yhdistää transistorit ja muisti sirulle, mikä mahdollisesti nopeuttaa tietojenkäsittelyä.

Purduen yliopiston tutkijat ovat ratkaisseet vuosikymmeniä vanhan haasteen; rakentaa toiminnallinen transistori, joka on integroitu ferrosähköiseen RAM-muistiin.

Menetelmä yhdistää transistorin tehokkaampaan muistitekniikkaan kuin mitä useimmissa tietokoneissa nyt käytetään, nimeltään ferrosähköinen RAM. Tutkijat ovat yrittäneet vuosikymmenien ajan integroida transistorin ja muistin mutta ongelma on ferrosähköisen materiaalin ja piin rajapinnalla.

Ryhmä, jota johti professori Peide Ye, löysi ratkaisun käyttämällä puolijohdetta, jolla on ferrosähköisiä ominaisuuksia. Tällä tavalla kahden materiaalin rajapintaongelmista päästiin eroon.

Tuloksena on ferrosähköisen puolijohteen kenttävaikutustransistori, joka on rakennettu samalla tavalla kuin nykyiset tietokoneen transistorit.

Tavanomainen ferrosähköinen materiaali toimii yleensä eristeenä leveän kaistaeron takia. Nyt käytetyllä kaksiulotteisella alfa-indium-selenidillä on paljon pienempi kaistaväli, mikä mahdollistaa materiaalin olevan puolijohde menettämättä ferrosähköisiä ominaisuuksia.

Tutkivat valmistivat ja testasivat transistorin ja havaitsivat, että sen suorituskyky oli verrattavissa olemassa oleviin ferrosähköisiin kenttävaikutustransistoreihin.

Moskovan fysiikan ja tekniikan instituutin (MIPT) tutkijat yhdessä kollegoineen kanssa Saksasta ja Yhdysvalloista ovat puolestaan saavuttaneet läpimurron matkalla uudentyyppisiin haihtumattomiin muistipiirirakenteisiin.

Ryhmä keksi menetelmän sähköisen potentiaalijakauman mittaamiseksi ferrosähköisen kondensaattorin yli. Saavutetut mittaustulokset mahdollistavat käytännöllisen muistirakenteen toteuttamisen.

Kyseessä olisi tulevaisuuden muistirakenne, joka olisi suuruusluokkaa nopeampi ja kestäisi miljoona kertaa useammat kirjoitusjaksot kuin nykyiset flash- ja puolijohdemuistit.

Materiaalina käytetty muutama nanometrin paksuinen hafniumdioksidin kerros voi muodostaa metastabiileita kiteitä, joilla on ferrosähköisiä ominaisuuksia - ts. ne ”muistavat” niihin kohdistetun sähkökentän suunnan.

Ferrosähköisten muistilaitteiden lisäetu on, että ulkoisella säteilyllä ei ole mitään vaikutusta niihin, joten ne sietäisivät kosmista säteilyä ja voisivat toimia avaruudessa.

Aiheesta aiemmin:

Monitoimisia rajapintoja

Hafniumoksidista haihtumaton muisti

Staattinen negatiivinen kondensaattori