Parempia muisteja ferromateriaaleista

University of Illinois at Urbana-Champaigin tutkijat ovat kehittäneet menetelmän tehdä ferrosähköistä kalvoa, jolla on nykyisiin verrattuna kaksinkertainen sisäinen jännitys.

Ferrosähköisten materiaalien kehittäjät ovat tähän asti keskittyneet ohutkalvorakenteisiin joissa muutaman nanometrin paksuiset hieman erilaiset kiderakennekerrokset vuorottelevat.

Perinteisesti kasvatusalustan hieman erilainen kiderakenne aiheuttaa halutun jännityksen mutta liian suuri jännitys aiheuttaa palautumisen alkuperäiseen kiderakenteeseen.

Illinoisin tutkijat ovat ylittäneet tämän rajoituksen muuttamalla ohutkalvojen zirkoniumin ja titaanin pitoisuuksia vähitellen. Kalvon ylä- ja alaosa ovat siten hyvin erilaiset mutta pienet asteittaiset kerrosmuutokset johtavat pieniin paikallisiin jännityksiin mutta suureen koko kalvon jännitykseen.

Parempien ominaisuuksien lisäksi kalvoilla on myös täysin uusia ominaisuuksia. Niillä on sisäinen tietyn suuntainen sähköinen potentiaali ja siten se voi toteuttaa joitakin toimintoja ilman siihen liitettyä ulkoista virtaa tai sähkökenttää.

Kun spontaaniin polarisaatioon perustuvia ferrosähköisiä materiaaleja käytetään muistisovelluksiin, niiden ohjailu vaatii mutkikkaat järjestellyt. Mutta jos materiaalilla olisi sisäinen potentiaali, voisi tehdä yksinkertaisemmin hallittavia bittejä.

University of Nebraska-Lincolnin (UNL) fyysikko Evgeny Tsymbal työryhmineen ovat myös kehitelleet uudenlaista nanorakennetta, joka voi olla avain luoda pienempiä ja tehokkaampia muistipiirejä.

He teoretisoivat, että muutaman atomin paksuista kerrosta ferrosähköistä oksidia voidaan käyttää muistielementtinä tehokkaammin ja vähemmällä energialla kuin piipohjaisissa ​​muisteissa.

Teoria perustuu osittain kvanttitunnelointiin ja heidän luomassa ferrosähköisessä tunneliliitoksessa (FTJ) on sekä positiivisia että negatiivisia polarisaatiosuuntia, jotka voidaan kääntää jänniteohjauksella, jolloin tunneliliitoksen resistanssi muuttuu satakertaisesti.

Tähän asti tekniikka toimii vain erittäin kylmissä olosuhteissa mutta aihetta edistääkseen tutkijat etsivät jo muita geometrioita ja materiaaleja sekä tutkivat ajatuksen soveltuvuutta memristorina.