Ferrosähköistä muistipotentiaalia telluuriinissa

Kansainvälisen tutkijaryhmän uraauurtava löytö on paljastanut huoneenlämpötilassa vallitsevan ferrosähköisen ja resistiivisen kytkentäkäyttäytymisen yksielementtisissä telluurin (Te) nanolangoissa, mikä tasoittaa tietä edistyksille erittäin korkean tiheyden datantallennuksessa ja neuromorfisessa laskennassa.

Nature Communicationsissa julkaistu tutkimus on ensimmäinen kokeellinen todiste ferrosähköisyydestä Te-nanolangoissa, yksielementtisessä materiaalissa, jollaista aiemmin ennustettiin vain teoreettisissa malleissa.

"Ferrosähköiset materiaalit ovat aineita, jotka voivat varastoida sähkövarausta ja säilyttää sen myös silloin, kun virta on katkaistu, ja niiden varausta voidaan vaihtaa ulkoista sähkökenttää käyttämällä, mikä on haihtumattomille muistisovelluksille välttämätön ominaisuus", toteaa professori Yong P. Chen. Hän on myös keskeinen tutkija Tohokun yliopiston Advanced Institute for Materials Researchissa (AIMR) sekä professorina Purduen ja Aarhusin yliopistoissa.

Vaikka ferrosähköisyys on yleistä yhdisteissä, yksielementtimateriaalit, kuten telluuri, osoittavat harvoin tällaista käyttäytymistä symmetristen atomirakenteiden vuoksi.

Chen ja hänen kollegansa osoittivat kuitenkin, että Te-nanolangoilla on vankat ferrosähköiset ominaisuudet huoneenlämmössä, koska niiden yksiulotteisessa ketjurakenteessa on ainutlaatuinen atomisiirtymä

Tämän löydön pohjalta ryhmä kehitti uuden laitteen - itseisporttisen ferrosähköisen fetin (SF-FET), joka yhdistää sekä ferrosähköiset että puolijohtavat ominaisuudet yhteen rakenteeseen. SF-FET osoittaa poikkeuksellista datansäilyvyyttä, nopeaa alle 20 nanosekunnin kytkentänopeutta ja vaikuttava tallennustiheyttä, joka ylittää 1,9 teratavua neliösenttimetriä kohti.

"Läpimurtomme avaa uusia mahdollisuuksia seuraavan sukupolven muistipiireille, joissa Te nanolankojen suuri kantajien liikkuvuus ja ainutlaatuiset elektroniset ominaisuudet voivat auttaa yksinkertaistamaan piiriarkkitehtuuria", sanoo apulaisprofessori Yaping Qi,

Tutkijoiden mukaan kehitetyn kaltaiset rakenteet, joissa on vähemmän rajapintoja, osoittavat haihtumatonta resistiivistä kytkentää, jatkuvasti muuttuvia resistiivisiä tiloja, erittäin suurta kytkentänopeutta ja tallennustiheyttä tekee niistä sopivia rakenneosia muistin sisäiseen laskemiseen.

Tällä hetkellä AIMR:n tiimi, johon kuuluvat Qi ja Chen, tutkii uusia 2D-ferrosähköisiä materiaaleja tekoälytekniikoilla (AI) yhteistyössä professori Hao Li:n ryhmän kanssa. Tämä voisi johtaa siihen, että löydetään enemmän materiaaleja, joilla on lupaavat ferrosähköiset ominaisuudet, tai muita sovelluksia muistitallennuksen lisäksi, kuten neuromorfinen laskenta.

Aiheesta aiemmin:

Liukuma transistorin perustaksi

Uudenlaisen muistin rakentaminen

Uusi materiaali optisesti ohjatulle magneettiselle muistille