Vakaasti toimiva nanorele

MEMS- ja NEMS-tekniikoiden tietyn epävakauden korjaamiseksi on nyt kehitetty kiertosuuntaisesti toimiva mekaniikka, mikä mahdollistaa kytkennän käytön vakaana haihtumattomana muistina.

Bristolin yliopiston tutkijat ovat kehitelleet uuden tyyppisen nanoelektromekaanisen releen, joka mahdollistaa korkeassa lämpötilassa toimivan luotettavan haihtumattoman muistitoiminnan.

Työ tehtiin yhteistyössä Southamptonin yliopiston ja Ruotsin kuninkaallisen teknologiainstituutin kanssa.

Keksintö on tärkeä kehitys täyssähköisille ajoneuvoille ja osin sähköä käyttäville lentokoneille, jotka vaativat elektroniikkaa integroidulla tiedontallennuksella, joka voi toimia äärimmäisissä lämpötiloissa ja korkealla energiatehokkuudella.

Kun transistorin vuotovirta kasvaa lämpötilan mukana, nanoelektromekaaniset releet ovat nousseet lupaavaksi vaihtoehdoksi transistoreille lämpimissä käyttöympäristöissä.

Toistaiseksi, luotettavaa ja skaalautuvaa tilansa säilyttävää relettä virran ollessa poiskytkettynä muistin toteuttamiseen, ei kuitenkaan ole osoitettu.

Tohtori Dinesh Pamunuwa, joka johtaa ryhmää, selittää: "Osa haasteista on tapa, jolla mikro- ja nanosähkömekaaniset releet toimivat." Niiden mekaaninen toiminta perustuu liikkuvaan toimintaelektrodiin kohdistuvaan sähköstaattiseen voimaan. Kun kiinteän ja liikkuvan osan ilmaväli supistuu niin kapasitanssi kasvaa ja tämän aiheuttama epävakaus tekee liikkuvan palkin tarkan hallinnan, joka on kriittinen haihtumattoman toiminnan kannalta, erittäin vaikeaksi.

Nyt kuitenkin tohtori Pamunuwa ryhmineen on esitellyt pyörähtävän mekaniikan, jossa ilmarako pysyy vakiona riippumatta siitä mihin suuntaan kontaktimekaniikkaa ohjataan. Näin he ovat poistaneet kyseisen sähköstaattisen vetovoiman epävakauden.

Tätä relettä käyttämällä he ovat onnistuneet osoittamaan ensimmäisen korkean lämpötilan haihtumattoman nanoelektromekaanisen reletoiminnan 200 °C-asteessa.

"Transistoreiden sijaan nanoreleistä rakennettu elektroniikka voi toimia huomattavasti korkeammissa lämpötiloissa, mutta myös valmiustilassa nolla. Mikä tahansa digitaalinen elektroninen järjestelmä tarvitsee logiikan ja muistin. Tämä rele helpottaa sellaisen relepohjaisen muistin rakentamista, joka säilyttää tallennetun tilan virran ollessa pois kytkettynä, käyttämällä tarrautumista."

Jatkuvan ilmatilan ylläpitäminen releen molempien toimintasuuntien aikana mahdollistaa erittäin tarkan sähköstaattisen ohjauksen ja parantaa huomattavasti luotettavuutta.

Aiheesta aiemmin: Enemmän irti MEMS-tekniikasta