Ferrosähköistä ja topologista muistia

Kaaviokuva USC Viterbin tutkijoiden uudesta muistipiirirakenteesta.

USC Viterbi tutkijat ovat saavuttaneet uudenlaisen muistirakenteen ferrosähköiseen tunnelointiliitokseen tukeutuen. (FTJ).

Tämä haihtumaton muistiratkaisu lupaa parantaa datansiirtonopeutta, pidentää älypuhelimen akun käyttöaikaa ja vähentää datan korruptoitumista.

Toisin kuin nykyiset FTJ-piirit uusi rakenne koostuu epäsymmetrisistä metalli ja puolimetallisista grafeenimateriaaleista.

Uuden materiaalirakenteen koosteella tutkijat pystyivät ylittämään kaikkien aiemmin esiteltyjen FTJ-rakenteiden suorituskyvyn tarjoamalla samalla lupaavia näkymiä integroitumiselle piielektroniikkaan.

"Nämä materiaalit antavat meille mahdollisuuden rakentaa laitteita, jotka voidaan mahdollisesti skaalata atomiseen paksuuteen", toteaa tutkimusta vetänyt professori Han Wang.

"Tämä tarkoittaa, että datan lukemiseen, kirjoittamiseen ja poistamiseen tarvittavaa jännitettä voidaan vähentää huomattavasti, mikä puolestaan voi tehdä muistielektroniikasta paljon energiatehokkaamman."

Wang ja hänen tutkijatoverinsa toivovat, että ajan myötä ratkaisu voidaan skaalata ja se voisi korvata matkapuhelimissa ja USB-muistitikuissa käytetyn haihtumattoman muistin mutta myös perinteisemmän muistin, kuten DRAM-muistipiirit.

Lisäksi muisti voidaan suunnitella hyödyntämään useampia bittitiloja yksittäisessä solussa. Sen kestävyys ja muistin säilyttäminen on lupaava potentiaali myös sellaisille sovelluksille kuin muistilaskenta ja muut laskentalaitteet.

Stanfordin ja SLAC National Accelerator Laboratoryn apulaisprofessorin Aaron Lindenbergin johtama tutkimus on puolestaan keksinyt tavan tallentaa bittejä liu'uttamalla atomisesti ohuita metallikerroksia toistensa suhteen. Näin voisi pakata enemmän dataa pienempään tilaan vähemmällä energiankäytöllä.

Tutkijoiden mukaan kyseessä olisi merkittävä parannus haihtumattoman muistitallennuksen tyypistä.

Tutkijat kokosivat volframiditelluridien (WTe2) kerroksista pinon ja injektoimalla siihen hieman sähköä, aiheutettiin parittomien kerrosten hienoinen siirtyminen suhteessa parillisiin kerroksiin sen ylä- ja alapuolella. Poikkeama oli pysyvä kunnes uusi sähköisku palautti tilanteen.

Näiden muuttuvien atomikerrosten väliin tallennetun digitaalisen datan lukemiseksi tutkijat hyödyntävät Berry-kaarevuutena tunnettua kvanttiominaisuutta.

Tutkijoiden työ avaa tietä topologian, elektronikorrelaatioiden ja ferrosähköisyyden kytkennän tutkimiseen kätkettyjen pinojärjestysten yhteydessä ja osoittavat uuden vähäisen energiankulutuksen sähköisesti ohjatun topologisen muistin atomisesti ohuissa rajoissa.

Aiheista aiemmin:

Ferrosähköisyys yhdistää transistorit ja muistit

Parempia muisteja ferromateriaaleista

Ensimmäinen antiferromagneettinen topologinen kvanttimateriaali

Topologista magnetoresistanssia