PRAM no volátil de baja potencia para memorias flexibles y portátiles habilitadas por (a) nanoestructuras de sílice BCP autoensambladas y (b) nanocalentador de filamento conductor autoestructurado. Crédito:KAIST
La memoria de acceso aleatorio de cambio de fase (PRAM) es uno de los candidatos más sólidos para la memoria no volátil de próxima generación para dispositivos electrónicos flexibles y portátiles. Para ser utilizado como memoria central para dispositivos flexibles, el problema más importante es reducir la alta corriente de funcionamiento. La solución eficaz es reducir el tamaño de las células en la región submicrométrica como en el PRAM convencional comercializado. Sin embargo, la escala a nano-dimensión en sustratos flexibles es extremadamente difícil debido a la naturaleza blanda y los límites fotolitográficos de los plásticos, por lo tanto, la PRAM flexible y práctica aún no se ha realizado.
Recientemente, un equipo dirigido por los profesores Keon Jae Lee y Yeon Sik Jung del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de KAIST ha desarrollado el primer PRAM flexible habilitado por nanoestructuras de sílice de copolímero de bloque autoensamblado (BCP) con una operación de corriente ultrabaja (menos de un cuarto de PRAM convencional sin BCP) sobre sustratos plásticos. BCP es la mezcla de dos materiales poliméricos diferentes, que puede crear fácilmente arreglos auto-ordenados de características por debajo de 20 nm a través de tratamientos simples de recubrimiento por rotación y plasma. Las nanoestructuras de sílice BCP redujeron con éxito el área de contacto al localizar el cambio de volumen de los materiales de cambio de fase y, por lo tanto, dieron como resultado una reducción significativa de la potencia. Es más, los diodos ultrafinos basados en silicio se integraron con memorias de cambio de fase (PCM) para suprimir la interferencia entre celdas, que demostró capacidad de acceso aleatorio para dispositivos electrónicos flexibles y portátiles. Su trabajo fue publicado en la edición de marzo de ACS Nano :"Matriz de memoria de cambio de fase flexible de un diodo y una fase habilitada por el autoensamblaje de copolímero de bloque".
Otra forma de lograr PRAM de potencia ultrabaja es utilizar filamentos conductores (CF) autoestructurados en lugar del calentador convencional de tipo resistor. El nanocalentador CF autoestructurado que se originó a partir de memristor unipolar puede generar un fuerte calor hacia los materiales de cambio de fase debido a la alta densidad de corriente a través del nanofilamento. Esta innovadora metodología muestra que el calentador de filamento de menos de 10 nm, sin utilizar nanolitografía costosa e incompatible, volumen de cambio de nanoescala alcanzado de materiales de cambio de fase, resultó en la corriente de escritura PCM por debajo de 20 uA, el valor más bajo entre los dispositivos PCM de arriba hacia abajo. Este logro se publicó en la edición en línea de junio de ACS Nano "Nanocalentador de filamento conductor autoestructurado para la transición de fase de calcogenuro". Además, debido a la tecnología autoestructurada de bajo consumo compatible con plásticos, El equipo de investigación ha logrado recientemente fabricar un PRAM flexible sobre sustratos portátiles.
El profesor Lee dijo:"La demostración de PRAM de baja potencia en plásticos es uno de los problemas más importantes para la memoria no volátil flexible y portátil de próxima generación. Nuestra metodología innovadora y simple representa el gran potencial para comercializar PRAM flexible".
Además, escribió un artículo de revisión sobre los dispositivos electrónicos basados en nanotecnología en la edición en línea de junio de Materiales avanzados titulado "Mejora del rendimiento de dispositivos electrónicos y energéticos mediante el autoensamblaje de copolímeros en bloque".