I dispositivi di memoria di prossima generazione saranno alimentati a protoni

 

 

Nuovi transistor fatti di materiale ferroelettrico possono portare a produrre memorie di archiviazione che funzionano a bassa tensione e si attivano mediante l’aggiunta di protoni.

 

Un approccio mediato da protoni in materiali ferroelettrici potrebbe aiutare a sviluppare dispositivi di memoria ad alte prestazioni, come chip di calcolo ispirati al cervello o neuromorfici, secondo un team internazionale guidato dalla King Abdullah University of Science & Technology.

I ferroelettrici, come il seleniuro di indio, sono materiali che cambiano polarità quando vengono collocati in un campo elettrico, il che li rende attraenti per la creazione di tecnologie di memoria.

Oltre a richiedere basse tensioni operative, i dispositivi di memoria risultanti mostrano un’eccellente resistenza massima di lettura/scrittura e velocità di scrittura, ma la loro capacità di archiviazione è bassa.

Questo perché i metodi esistenti possono innescare solo poche fasi ferroelettriche e catturare queste fasi è sperimentalmente impegnativo, afferma Xin He, che ha co-condotto lo studio sotto la guida di Fei Xue e Xixiang Zhang.

Ora, il metodo ideato dal team si basa sulla protonazione del seleniuro di indio (aggiunta di protoni alla molecola) per generare una moltitudine di fasi ferroelettriche.

I ricercatori hanno incorporato il materiale ferroelettrico in un transistor appositamente modificato per produrre in modo reversibile diverse fasi ferroelettriche con vari gradi di protonazione, il che è fondamentale per l’implementazione di dispositivi di memoria multilivello con una notevole capacità di archiviazione.

Tensioni applicate positive più elevate hanno aumentato la protonazione, mentre le tensioni negative di ampiezze più elevate hanno impoverito i livelli di protonazione in misura maggiore.

Inaspettatamente, le fasi ferroelettriche indotte dai protoni sono tornate al loro stato iniziale quando la tensione applicata è stata disattivata. “Abbiamo osservato questo fenomeno insolito perché i protoni si diffondevano fuori dal materiale e nella silice”, spiega Xue.

Il team ha ottenuto un dispositivo ad alta efficienza di iniezione protonica che funziona al di sotto di 0,4 volt, che è la chiave per lo sviluppo di dispositivi di memoria a bassa potenza.

“La nostra più grande sfida era ridurre la tensione operativa, ma ci siamo resi conto che l’efficienza dell’iniezione di protoni governava le tensioni operative e poteva essere regolata di conseguenza”, afferma Xue.

“Siamo impegnati nello sviluppo di chip di calcolo neuromorfico ferroelettrici che consumano meno energia e funzionano più velocemente”, afferma Xue.

 

Crediti: 2023 KAUST; Fei Xue