Güç/Performans Bitleri: 16 Kasım

Işık yayan hafıza
Ulusal Tayvan Normal Üniversitesi ve Kyushu Üniversitesi'nden araştırmacılar bir öneride bulunuyor: 'Işık yayan hafıza' Verileri aynı anda depolayabilen ve görsel olarak iletebilen bir perovskite dayanmaktadır. Ekip bu fikri, yüksek ve düşük direnç durumlarının birleri ve sıfırları temsil ettiği dirençli RAM (RRAM) ile birlikte kullandı.

Ulusal Tayvan Normal Üniversitesi profesörü Chun-Chieh Chang, "Direnci kontrol etmek ve RRAM'den sıfırları ve birleri okumak için gereken elektriksel ölçümler genel hızı sınırlayabilir" dedi. "Son zamanlarda bu sorunun üstesinden gelmek için RRAM'ler LED'lerle birleştirildi ve ışık yayan anılar adı verilen bir şey geliştirildi. Bu durumda LED'in açık veya kapalı olup olmadığı kontrol edilerek de veri okunabilir. Bu ek optik okuma aynı zamanda büyük miktarda bilginin taşınması için yeni yollar da açıyor.”

Ancak böyle bir cihazın üretilmesinin zor olduğu kanıtlanmıştır. Ekip, sezyum kurşun bromürden (CsPbBr3) oluşan bir perovskite yöneldi ve RRAM görevi gören perovskit cihazlardan birinde verilerin elektriksel olarak yazılabildiğini, silinebildiğini ve okunabildiğini gösterdi. Eş zamanlı olarak ikinci perovskit cihaz, yüksek iletim hızına sahip, ışık yayan bir elektrokimyasal hücre gibi çalışarak, ışık emisyonu yoluyla verinin yazıldığını veya silindiğini optik olarak iletebiliyor.

Çalışmayı yürüten Ulusal Tayvan Normal Üniversitesi'nden Ya-Ju Lee, "Kontaklar arasında yalnızca bir perovskit katmanı kullanarak hem RRAM hem de ışık yayan elektrokimyasal hücre olarak çalışan bir cihaz üretebiliriz" diye açıklıyor. "Tek bir perovskit katmanında bu ikili işlevselliği mümkün kılan hızlı, elektriksel olarak değiştirilebilir iyonik hareketin avantajından yararlanarak, iki cihazı birbirine bağlayabildik ve tamamen inorganik bir perovskit ışık yayan hafıza geliştirebildik."

Ek olarak araştırmacılar, hafızanın yazılmasına veya silinmesine bağlı olarak farklı emisyon renkleri elde etmek amacıyla ışık yayan hafızadaki iki cihaz için iki farklı boyuttaki perovskit kuantum noktalarını kullanarak birler ve sıfırlar için gerçek zamanlı bir gösterge sağladı.

Kyushu'da seçkin bir profesör olan Kaoru Tamada, "Bu gösteri, geliştirilen tamamen perovskit ışık yayan belleğin uygulama kapsamını önemli ölçüde genişletiyor ve perovskit malzemelerde elektronik ve fotonik serbestlik dereceleri arasında yeni bir sinerjik kombinasyon paradigması olarak hizmet edebilir" dedi. Üniversitenin Malzeme Kimyası ve Mühendisliği Enstitüsü. "Çok noktaya yayın ağ ağından veri şifreleme sistemlerine kadar bu bulgular, yeni nesil teknolojilerdeki çok sayıda uygulama için potansiyel taşıyor."

Rastgele sayı oluşturma
Kral Abdullah Bilim ve Teknoloji Üniversitesi (KAUST), Soochow Üniversitesi, Università di Modena e Reggio Emilia, Imec, Katalan Nanobilim ve Nanoteknoloji Enstitüsü, Granada Üniversitesi, ShanghaiTech Üniversitesi, Stanford Üniversitesi, Barselona Üniversitesi ve İsrail Bilim Enstitüsü'nden araştırmacılar Teknoloji kullanmayı öneriyor Rastgele sayı üreteci olarak memristörler.

KAUST'tan Mario Lanza, "Memristörler, hızlı çalışma hızına, düşük enerji tüketimine ve çok uzun dayanıklılık ve veri saklama süresine sahip, aynı zamanda üretimi çok kolay ve ucuz olan, iki boyutlu malzemelere dayanan meta/yalıtkan/metal nanohücrelerdir" dedi. . "Bu nedenle memristörler, yüksek yoğunluklu elektronik hafızalar gibi uygulamalar için yoğun bir şekilde araştırılıyor. Ayrıca şifreleme sistemleri için de özellikle kullanışlıdırlar çünkü olağanüstü derecede yüksek bir rastgelelik derecesine sahip, dalgalanan elektronik sinyaller üretebilirler.

Memristörler, rastgele sayı üretimi için kullanılabilen, rastgele telgraf gürültüsü (RTN) adı verilen bir tür elektriksel gürültü üretir. Ekip, zaman içinde istikrarlı RTN'ye sahip bir memristör cihazı tasarlamaya ve üretmeye çalıştı.

Lanza, "Asıl zorluk, dirençli ince filmin atom yapısının zamanla bozulması ve bunun da RTN sinyalinin kaybolmasına neden olmasıydı" dedi. "Cihazlarımızda çok kararlı atomik yapıya sahip olan ve bu etkiye karşı bağışıklığı olan iki boyutlu bir malzeme olan iki boyutlu çok katmanlı altıgen bor nitrür kullandık."

Ekip, endüstriyle uyumlu yöntemler kullanarak yüzlerce cihaz üretti ve bunları, tek kullanımlık şifrelerin oluşturulmasını içeren bir rastgelelik testi de dahil olmak üzere bir dizi teknik kullanarak karakterize etti.

Lanza, "Çalışmamızın önemli bir yönü, ticari ürünlere entegrasyonu kolaylaştıran, endüstriyle uyumlu imalat süreçlerinin kullanılmasıydı" dedi. “Ayrıca yüzlerce cihaz için verim ve değişkenlik bilgilerini de sunduk; Muazzam bir çabaydı ama çalışmamıza daha fazla güvenilirlik sağlıyor.”

Ferroelektrik malzemeleri bulma
Pennsylvania Eyalet Üniversitesi'nden araştırmacılar gösterdi magnezyumla ikame edilmiş çinko oksitte ferroelektriklik.

Ferroelektrik malzemeler, malzeme içindeki negatif ve pozitif yüklerin kayması sonucu, harici bir elektrik alanının uygulanmasıyla yeniden yönlendirilebilen kendiliğinden bir elektrik polarizasyonuna sahiptir. Ek güç olmadan tek kutuplu durumda kaldıkları için veri depolama ve hafıza için faydalı olabilirler.

Malzeme bilimi ve mühendisliği profesörü Jon-Paul Maria, "Küçük kapasitörler yapabileceğimiz yeni bir malzeme ailesi belirledik ve yüzey yükleri artı veya eksi olacak şekilde polarizasyon yönelimlerini ayarlayabiliyoruz" dedi. Penn Eyaleti. "Bu ayar kalıcıdır, yani kapasitörü artıya ayarlayabiliriz ve artı kalır, eksiye ayarlayabiliriz, eksi kalır. Daha sonra geri gelip, örneğin bir saat önce bu kapasitörü nasıl ayarladığımızı belirleyebiliriz."

Yeni malzemeler magnezyumla ikame edilmiş çinko oksit ince filmlerden yapılıyor. Film, argon iyonlarının hedef malzemelere doğru hızlandırıldığı ve magnezyum ve çinko içeren hedeften atomları parçalayacak kadar yüksek bir enerjiyle çarptığı bir süreç olan püskürtme biriktirme yoluyla büyütüldü. Serbest kalan magnezyum ve çinko atomları, oksijenle reaksiyona girene ve platin kaplı alüminyum oksit substrat üzerinde toplanıp ince filmler oluşturana kadar buhar fazında hareket eder.

Maria, "Bu tür bir depolama ek enerji gerektirmez" dedi. "Ve bu önemli çünkü bugün kullandığımız bilgisayar hafızalarının çoğu bilgiyi sürdürmek için ek elektriğe ihtiyaç duyuyor ve Amerika'nın enerji bütçesinin önemli bir kısmını bilgi için kullanıyoruz."

Maria, "Genel olarak konuşursak, ferroelektriklik genellikle yapı ve kimya açısından karmaşık olan minerallerde meydana gelir" dedi. "Ve ekibimiz yaklaşık iki yıl önce bu yararlı olgunun tanımlanabileceği daha basit kristallerin de olduğu fikrini öne sürdü, zira bu olasılığı öne sürmemize neden olan bazı ipuçları vardı. 'Ferroelektrik her yerde' demek biraz kelime oyunu ama etrafımızda bize ipuçları veren malzemelerin olduğu ve bizim bu ipuçlarını uzun süredir görmezden geldiğimiz fikrini yansıtıyor."

Ek olarak, magnezyumla ikame edilmiş çinko oksit ince filmleri, diğer ferroelektrik malzemelere göre çok daha düşük sıcaklıklarda biriktirilebilir.

Maria, "Elektronik malzemelerin büyük çoğunluğu, yüksek sıcaklıkların yardımıyla hazırlanıyor ve yüksek sıcaklıklar, 300 ila 1000 santigrat derece (572 ila 1835 Fahrenheit derece) arasında herhangi bir yer anlamına geliyor" dedi. "Malzemeleri yüksek sıcaklıklarda ürettiğinizde, birçok zorlukla karşı karşıya kalırsınız. Bunlar genellikle mühendislik zorluklarıdır, ancak yine de her şeyi daha da zorlaştırırlar. Her kapasitörün iki elektrik kontağına ihtiyacı olduğunu düşünün; eğer ferroelektrik katmanımı bu kontaklardan en az birinde yüksek sıcaklıklarda hazırlarsam, bir noktada istenmeyen bir kimyasal reaksiyon meydana gelecektir. Yani işleri düşük sıcaklıklarda yapabildiğinizde bunları çok daha kolay bir şekilde entegre edebilirsiniz."

Araştırmacılar malzeme üzerinde çalışmaya devam etmeyi, onu kapasitörlere dönüştürmeyi ve güvenilirliği ve üretilebilirliği değerlendirmeyi planlıyor.

Kaynak: https://semiengineering.com/power-performance-bits-nov-16/