Wetenschappers van Rice University hebben een solid-state geheugentechnologie ontwikkeld die opslag met hoge dichtheid mogelijk maakt met een minimum aan computerfouten.

De herinneringen zijn gebaseerd optantaaloxide, een veel voorkomende isolator in de elektronica. Spanning aanbrengen op een 250 nanometer dikke sandwich van grafeen, tantaal, nanoporeustantaaloxide en platina creëren adresseerbare bits waar de lagen elkaar ontmoeten. Regelspanningen die zuurstofionen verschuiven en vacatures schakelen de bits tussen enen en nullen.

De ontdekking door het Rice-lab van scheikundige James Tour zou crossbar array-geheugens mogelijk kunnen maken die tot 162 gigabits kunnen opslaan, veel meer dan andere op oxide gebaseerde geheugensystemen die door wetenschappers worden onderzocht. (Acht bits zijn gelijk aan één byte; een eenheid van 162 gigabit zou ongeveer 20 gigabyte aan informatie kunnen opslaan.)

Details verschijnen online in het tijdschrift American Chemical SocietyNano-brieven.

Net als bij de eerdere ontdekking van siliciumoxidegeheugens door het Tourlab, hebben de nieuwe apparaten slechts twee elektroden per circuit nodig, waardoor ze eenvoudiger zijn dan de huidige flashgeheugens die er drie gebruiken. “Maar dit is een nieuwe manier om ultradicht, niet-vluchtig computergeheugen te maken”, zegt Tour.

Niet-vluchtige geheugens bewaren hun gegevens zelfs als de stroom is uitgeschakeld, in tegenstelling tot vluchtige, willekeurig toegankelijke computergeheugens die hun inhoud verliezen wanneer de machine wordt uitgeschakeld.

Moderne geheugenchips stellen veel eisen: ze moeten gegevens met hoge snelheid lezen en schrijven en zoveel mogelijk vasthouden. Ze moeten ook duurzaam zijn en een goede opslag van die gegevens bieden, terwijl ze minimaal stroom verbruiken.

Tour zei dat het nieuwe ontwerp van Rice, dat 100 keer minder energie vereist dan de huidige apparaten, het potentieel heeft om alle doelstellingen te bereiken.

"DittantaalHet geheugen is gebaseerd op systemen met twee terminals, dus het is helemaal klaar voor 3D-geheugenstapels,' zei hij. “En er zijn niet eens diodes of selectors voor nodig, waardoor het een van de gemakkelijkste ultradichte geheugens is om te construeren. Dit zal een echte concurrent zijn voor de groeiende geheugenbehoefte in high-definition video-opslag en serverarrays.”

De gelaagde structuur bestaat uit tantaal, nanoporeus tantaaloxide en meerlaags grafeen tussen twee platina-elektroden. Bij het maken van het materiaal ontdekten de onderzoekers dat het tantaaloxide geleidelijk zuurstofionen verliest, waardoor het verandert van een zuurstofrijke, nanoporeuze halfgeleider aan de bovenkant naar zuurstofarm aan de onderkant. Waar de zuurstof volledig verdwijnt, wordt het puur tantaal, een metaal.