Inžinerinis proveržis atveria kelią mikroschemų komponentams, kurie gali tarnauti tiek RAM, tiek ROM

Sprogstamosios galios didėjimas kiekvienais metais priklauso nuo gamintojų sugebėjimo vis daugiau komponentų ant silicio mikroschemos patalpinti tame pačiame plote. Tačiau ši pažanga dabar artėja prie fizikos dėsnių ribų; tiriamos naujos medžiagos, kaip galimi silicio puslaidininkių pakaitalai, kurie yra kompiuterių pramonė.

Naujos medžiagos taip pat gali leisti visiškai naujas paradigmas atskiriems lusto komponentams kurti kartu. Seniai žadėtas proveržis yra feroelektrinio lauko tranzistorius arba FE-FET. Tokie prietaisai galėjo taip greitai pakeisti būsenas, kad galėjo apskaičiuoti, tačiau jie taip pat galėjo palaikyti tas būsenas be galios, leisdami jiems veikti kaip ilgalaikė atminties saugykla. Dvigubai įkraunant dvigubą „RAM“ ir „ROM“ įkrovą, FE-FET įrenginiai padarys lustus efektyvesnius ir galingesnius.

Kliūtis FE-FET praktiškiems prietaisams gaminti visada buvo gaminama. Medžiagos, kurios geriausiai demonstruoja reikiamą feroelektrinį efektą, nesuderinamos su masinio silicio komponentų gamybos metodais dėl aukštų feroelektrinių medžiagų temperatūros reikalavimų.

RAM ROM FE-FET įrenginys

Tyrėjo FE-FET prietaiso iliustracija և elektroninis mikroskopas. Paskola: „Penn Engineering“

Dabar mokslininkų komanda Pensilvanijos universiteto inžinerijos ir taikomųjų mokslų mokykloje parodė galimą šios problemos sprendimą. Neseniai atlikta pora tyrimų parodė, kad skandio turintis aliuminio nitridas (AlScN), neseniai atrastas dėl feroelektros, gali būti naudojamas kaip FE-FET, taip pat kaip komerciškai perspektyvūs diodų-memristorių atminties įrenginiai. ,

Tyrimą vedė Deep Jariwala, elektros ir sistemų inžinerijos docentas, ir Sivenas Lewas, savo laboratorijos daktaras. Jie bendradarbiavo su Troy Olsonu iš Penn Engineering, ESE docentu ir Ericu Stachu, medžiagų mokslo ir inžinerijos profesoriumi, Struktūros tyrimų laboratorijos direktoriumi.

Jie paskelbė savo rezultatus žurnaluose „Nano“ raidės: և: Taikomosios fizikos laiškai,

“Lustų dizaineriai galvoja, kaip įveikti prastus apribojimus, susijusius su milžiniškų duomenų kiekio apdorojimu siliciu. Vienas iš pagrindinių būdų rasti medžiagą, leidžiančią atminties komponentams pastatyti tiesiai ant procesoriaus viršaus, nepažeidžiant procesoriaus, yra pagaminti iš dviejų -vienus prietaisus “, – sako Ari Arivala. „Kadangi AlScN gali kauptis santykinai žemoje temperatūroje, mes žinojome, kad tai yra galimybė tiesiogiai sujungti atmintį su loginiais tranzistoriais. Mums tiesiog reikėjo būdo jį integruoti su likusia lusto architektūra. “

Ari Arivala և jo kolegos rado sprendimą perspektyvioje dvimatėje medžiagoje, vadinamoje molibdeno disulfidu arba MoS2. Naudodama vieną „MoS2“ sluoksnį kaip „FS-FET“ įrenginio, kurio pagrindas yra „AlScN“, koridorius, komanda galėjo patikrinti jo išjungimo greičio և atminties stabilumą. Šie rezultatai buvo paskelbti jų straipsniuose „Nano“ raidės: popierius:

„Inžinieriai FE-FET atminties idėją įgyvendino nuo praėjusio amžiaus septintojo dešimtmečio, nes šie įrenginiai galėjo veikti esant labai mažai galios“, – sako Yarivala. „Problema buvo ta, kad jų paruošimas buvo suderinamas su procesoriais, jie dirbs ilgiau. Čia yra mūsų 2D medžiagos. jie yra tokie ploni, kad kai tik juose bus įrašyta atminties dalis, jie tą informaciją galės saugoti metų metus “.

Ari Arivala և jo kolegos ėmėsi tolesnių veiksmų, kad sumažintų atminties įrenginių dydį. Tarp jų Taikomosios fizikos laiškai popieriuje jie įrodė gebėjimą gaminti plonesnį nei 20 nanometrų AlScN, sumažinant bendrą prietaiso dydį ir jam reikalingą įtampą.

„Iki šio tyrimo nebuvo aišku, ar„ AlScN “išlaikys reikalingas feroelektrines savybes, kol šis dydis nebus sumažintas“, – sako Olsonas.

„Mes nustatėme, kad pašalinus MoS2, naudojant AlScN dviejų matmenų prietaiso geometrijoje, jis gali veikti kaip atminties įrenginys kaip diodų atmintinė“, – priduria Stachas. “Diodų atmintys yra paprastesnės nei FE-FET įrenginiai; jas dar lengviau integruoti komerciniu mastu, nes jiems reikia mažiau žingsnių komponentų.

Ari Arivala և ir jo partneriai toliau tyrinės šių prietaisų gamybos būdus, kurie leis juos gaminti masiškai, integruoti į buitinę elektroniką.

Nuorodos:

Xiwen Liu, Dixiong Wang, Kwan-Ho Kim, Keshava Katti, Jeffrey Zheng, Pariasadat Musavigharavi, Jinshui Miao, Eric A. Stach, Roy H Olsson III և Deep Jariwala, 2021 m. Balandžio 21 d., „Nano“ raidės:,
DOI: 10.1021 / acs.nanolett.0c05051:

Xiwen Liu, Jeffrey Zheng, Dixiong Wang, Pariasadat Musavigharavi, Eric A. Stach, Roy Olsson III ir Deep Jariwala, „Aliuminio skandio nitrido pagrindu pagaminti metalų-ferroelektrinių-metalinių diodų atminties įrenginiai su dideliu բարձր 20 išjungimo santykiu“. Gegužės 18 d. Taikomosios fizikos laiškai,
DOI: 10.1063 / 5.0051940:

Tyrime dalyvavo buvę doktorantai Dixiong Wang, Jin Inshui Miao, aspirantai Kwan-Ho Kim, Effrey Heng Ying, bakalauro studentas Keshava Kattin ir dabartinis mokslų daktaras Pariasadat Musav.

Tyrimą parėmė Gynybos pažangiųjų tyrimų projektų agentūros (DARPA) TUFEN programa pagal HR00112090046 sutartį, Penny bakalauro tyrimų stipendiją. Darbas buvo iš dalies atliktas Pensilvanijos universiteto Xinhi nanotechnologijų centre, kuris remia Nacionalinio mokslo fondo (NSF) Nacionalinę nanotechnologijų infrastruktūros programą per dotaciją NNCI-1542153. Tyrime naudojamus įrenginius ir prietaisus remia NSF, skirdama Pensilvanijos universiteto Medžiagų mokslo tyrimų ir inžinerijos centro (MRSEC) dotaciją DMR-1720530. Mėginys buvo paruoštas Brookhaveno nacionalinės laboratorijos funkcinių nanomedžiagų centre, kuris yra JAV Energetikos departamento (DOE) mokslinio biuro biuras Brookhaveno nacionalinėje laboratorijoje DE DE-SC0012704.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nuodingos kempinės apsaugo nuodingus paukščius ir varles nuo savo toksinų

Auksinė nuodų varlė, Phyllobates terribilis. Kreditas: Chris Wellner, Smithsonian nacionalinis zoologijos sodas Kalifornijos universiteto, San Francisko (UCSF), Stanfordo universiteto ir Kalifornijos mokslų akademijos (CAS)...

Didelė pažanga švarios energijos kuro elementų reakcijų srityje

Žinant geležies atomų tankį ir vietos dinamiką, pasiekiamas efektyvumo lygis kuro elementų oksidacijos reakcijoje, kuri niekada nebuvo realizuota. Kreditas: Teksaso universitetas Austine /...

Astronomai atranda mažytę uolėtą planetą – tik pusę Veneros masės

Šis grafinis simbolis rodo L 98-59b, vieną iš L 98-59 35 šviesmečių sistemos planetų. Sistemoje yra keturios patvirtintos uolienų planetos, kurios gali atsirasti...

Du antihipertenziniai vaistai apsaugo nuo tos pačios širdies ligos, bet skirtingo šalutinio poveikio

Analizuojant beveik 3 milijonus pacientų, vartojusių pirmuosius kraujospūdį mažinančius vaistus, angiotenzino receptorių blokatoriai (ARB) buvo tokie pat geri kaip ir angiotenziną konvertuojančių fermentų (AKF)...

Ličio jonų akumuliatorių „įkūrėjas“ padeda savo atradimu išspręsti 40 metų senumo problemą

Ličio jonų akumuliatorių su SNS neutronais įkūrėjas patvirtino, kad katodo medžiaga (mėlyna) be ličio niobio oksido (šviesiai žalia) žymiai sumažino pirmojo ciklo energijos nuostolius...

Newsletter

Subscribe to stay updated.