Nowe sposoby przechowywania danych w pamięci

Choć pamięć NVM przynosi wielkie oszczędności w zużyciu energii i oferuje potencjalnie znacznie szybszy transfer danych, to obecnie używa się jej do dodatkowego lub długoterminowego przechowywania danych. Udoskonalenie materiałów i możliwości urządzeń stanowią ważny obszar prac badawczo-rozwojowych. Dofinansowanie ze środków UE projektu HYMEC (Hybrid organic/inorganic memory elements for integration of electronic and photonic circuitry) wsparło badania nad podstawowymi mechanizmami przechowywania informacji nanostrukturalnych materiałów hybrydowych.

Nowo pozyskana wiedza doprowadziła do uzyskania elementów NVM stosujących przełączanie oporowe i do rozszerzenia funkcjonalności dla umożliwienia optycznego i eklektycznego adresowania urządzeń. Przełączanie opornościowe oznacza zmianę rezystancji dielektryka pod wpływem pola elektrycznego lub prądu. Typowe systemy wykorzystują dielektryk tlenku metalu przejściowego i zwykłą elektrodę metalową. Zmiana rezystancji jest nieulotna i odwracalna.

W ramach projektu HYMEC zidentyfikowano oporowe mechanizmy wyłączania układu składającego się z nieorganicznych nanocząsteczek metali wbudowanych w matryce sprzężonych materiałów organicznych (półprzewodniki organiczne). System opiera się na drogach przewodzenia, a nie na przechowywaniu ładunku na metalowych nanocząsteczkach, jak zakładano do tej pory.

Odkrycie to oznaczało, że bezpośrednie manipulowanie rezystancją za pomocą światła było niemożliwe. Zespół skierował swoją uwagę na diodę urządzenia w szeregu z pamięcią, użytą do wprowadzenia pojedynczych elementów pamięci do urządzenia sieciowego. Dzięki zastosowaniu diody zamiast rezystora pamięci do adresowania optycznego, uczestnicy projektu HYMEC skutecznie poszerzyli funkcjonalność elementu NVM bez pogarszania ogólnej wydajności systemu.

Zespół zastosował połączenie najnowocześniejszych technik doświadczalnych i teoretycznych do wyczerpującej charakterystyki właściwości systemu. Lepsze poznanie zagadnienia pomogło w stworzeniu niezawodnych zasad projektowania takich urządzeń w powiązanych technologicznie zastosowaniach i walnie przyczyniło się do ustalenia opłacalnych dróg produkcyjnych. Naukowcy badali też miniaturyzację elementów NVM za pomocą nowatorskich procesów tworzenia nanostruktury.

Oczekuje się, że technologia NVM opracowana w projekcie HYMEC, oferująca dostęp elektryczny oraz optyczny, będzie miała duży wpływ na nową generację urządzeń integrujących fotonikę i elektronikę. Tania produkcja i miniaturyzacja dodatkowo zwiększą atrakcyjność tej funkcjonalności, wspierając wiodącą rolę Europy w rosnącym segmencie rynku.