Los científicos de la Universidad de Rice han creado una tecnología de memoria de estado sólido que permite el almacenamiento de alta densidad con una mínima incidencia de errores informáticos.

Los recuerdos se basan en óxido de tantalio, un aislante común en electrónica. Aplicando voltaje a un sándwich de grafeno de 250 nanómetros de espesor, tantalio El óxido de tantalio nanoporoso y el platino crean trozos direccionables donde las capas se unen. Los voltajes de control que cambian los iones de oxígeno y las vacantes cambian los bits entre unos y ceros.

El descubrimiento por el laboratorio de Rice del químico James Tour podría permitir memorias de matriz de barras transversales que almacenan hasta 162 gigabits, mucho más alto que otros sistemas de memoria basados ​​en óxido que están siendo investigados por científicos. (Ocho bits equivalen a un byte; una unidad de 162 gigabits almacenaría aproximadamente 20 gigabytes de información).

Los detalles aparecen en línea en la revista American Chemical Society Nano letras .

Como el anterior descubrimiento del laboratorio Tour de memorias de óxido de silicio, los nuevos dispositivos requieren solo dos electrodos por circuito, haciéndolos más simples que las memorias flash actuales que usan tres. "Pero esta es una nueva forma de hacer ultradensa, memoria de computadora no volátil, "Dijo Tour.

Las memorias no volátiles guardan sus datos incluso cuando la energía está apagada, a diferencia de las memorias de computadora volátiles de acceso aleatorio que pierden su contenido cuando se apaga la máquina.

Los chips de memoria modernos tienen muchos requisitos:deben leer y escribir datos a alta velocidad y retener la mayor cantidad posible. También deben ser duraderos y mostrar una buena retención de esos datos con un consumo mínimo de energía.

Tour dijo que el nuevo diseño de Rice, que requiere 100 veces menos energía que los dispositivos actuales, tiene el potencial de dar en el blanco.

"Esta memoria de tantalio se basa en sistemas de dos terminales, así que todo está listo para pilas de memoria 3-D, ", dijo." Y ni siquiera necesita diodos o selectores, lo que lo convierte en uno de los recuerdos ultradensos más fáciles de construir. Este será un competidor real para las crecientes demandas de memoria en el almacenamiento de video de alta definición y las matrices de servidores ".

La estructura en capas consta de tantalio, óxido de tantalio nanoporoso y grafeno multicapa entre dos electrodos de platino. Al hacer el material, los investigadores encontraron que el óxido de tantalio pierde gradualmente los iones de oxígeno, cambiando de un rico en oxígeno, semiconductor nanoporoso en la parte superior a pobre en oxígeno en la parte inferior. Donde el oxígeno desaparece por completo, se convierte en tantalio puro, un metal.

Los investigadores determinaron que tres factores relacionados dan a los recuerdos su capacidad de cambio única.

Primero, el voltaje de control media cómo los electrones pasan a través de un límite que puede cambiar de un contacto óhmico (la corriente fluye en ambas direcciones) a un contacto Schottky (la corriente fluye en una dirección) y viceversa.

Segundo, la ubicación del límite puede cambiar en función de las vacantes de oxígeno. Estos son "agujeros" en matrices atómicas donde deberían existir iones de oxígeno, pero no lo hagas. El movimiento controlado por voltaje de las vacantes de oxígeno desplaza el límite de la interfaz de tantalio / óxido de tantalio a la interfaz de óxido de tantalio / grafeno. "El intercambio de barreras de contacto provoca la conmutación bipolar, "dijo Gunuk Wang, autor principal del estudio y ex investigador postdoctoral en Rice.

Tercera, el flujo de corriente extrae iones de oxígeno de los nanoporos de óxido de tantalio y los estabiliza. Estos iones cargados negativamente producen un campo eléctrico que sirve efectivamente como diodo para impedir la diafonía que causa errores. Si bien los investigadores ya conocían el valor potencial del óxido de tantalio para los recuerdos, tales matrices se han limitado a aproximadamente un kilobyte porque las memorias más densas sufren de diafonía que permite que los bits se lean incorrectamente.

El grafeno cumple una doble función como barrera que evita que el platino migre al óxido de tantalio y provoque un cortocircuito.

Tour dijo que las memorias de óxido de tantalio se pueden fabricar a temperatura ambiente. Señaló que el voltaje de control que escribe y reescribe los bits es ajustable, lo que permite una amplia gama de características de conmutación.

Wang dijo que los obstáculos restantes para la comercialización incluyen la fabricación de un dispositivo de barra transversal lo suficientemente denso para abordar bits individuales y una forma de controlar el tamaño de los nanoporos.