Uusi konsepti haihtumattomalle muistille

Jo yli 20 vuotta, tutkijat ja insinöörit ovat pyrkineet rakentamaan ferrosähköistä kenttävaikutustransistoria (FeFET), joka toimisi sekä nopeana että haihtumattomana muistielementtinä.

University of Texas at Austinin, Oak Ridge National Laboratoryn ja Arizona State Universityn fyysikot ovat päässeet lähemmäksi tätä tavoitetta luomalla yhden sen kolmesta osasta, eli portin.

Kehitetty portti säilyttää tilansa, vaikkei virta ole kytketty. Oheisessa kuvassa on hahmoteltu FeFETin konseptia. Sellaista muisteissaan hyödyntävä tietotekniikka ei olisi altis tehokatkon aiheuttamille muistimenetyksille ja olisi nopeampi käynnistää.

Muita mahdollisia käyttökohteita olisivat ultratiheä muisti, aurinkokennot ja muunneltava logiikkaa, jossa koko piiri voidaan ohjelmoida uuteen toimintoon laitteistoa muuttamatta.

Portti toteutettiin MBE-tekniikalla tiivistämällä germaniumlohkon pinnalle kerros bariumtitanaattia. Se on ferrosähköinen materiaali, eli sähkökentän ohjaamana sen atomit suuntautuvat tiettyyn suuntaan. Tässä tapauksessa atomien suunta voi olla joko ylös tai alas.

"Tämä on ensimmäinen kerta kun joku on osoittanut ferrosähköisen kentän vaikutusta kiinteän aineen rakenteessa", iloitsee UT Austinin fysiikan professori Alexander Demkov yliopistonsa tiedotteessa.

Ennen kuin he toteuttivat rakenteen, tutkijatiimi kehitti tietokonemallin, jota ajettiin supertietokoneissa. Sen avulla he suunnittelivat kiderakenteen, jolla olisi haluttuja ominaisuuksia.

Tuloksena oli kaksiulotteinen kerroksellinen rakenne. Mutta jotta se olisi hyödyllinen, täytyisi luoda todellisen transistorin kolmiulotteinen rakenne eli myös lähde ja nielu. Tutkijoiden mukaan se onkin paljon vaikeampi homma, joten kilpailu rakentaa todellinen FeFET jatkuu.

Nykyiset FeRAM-muistit perustuvat ilmiöön, jossa sähkökenttä muuttaa materiaalin molekyylejä tilasta toiseen ja itse muistitapahtuma perustuu tämän muutoksen aiheuttamaan virran hystereesiin. Sellaiseen perustuivat myös 1960-luvulla käytetyt ferriittirengasmuistit.