حافظه‌های سه بعدی با اکسید سیلیکون و گرافن

پژوهشگرانی از دانشگاه رایس مشغول طراحی حافظه‌های رایانه‌های سه بعدی شفاف دو-پایانه‌ای روی ورقه‌های انعطاف‌پذیر هستند.

پژوهشگرانی از دانشگاه رایس مشغول طراحی حافظه‌های رایانه‌های سه بعدی شفاف دو-پایانه‌ای روی ورقه‌های انعطاف‌پذیر هستند. این گروه به رهبری شیمیدان جیمز تور و فیزیکدان داگلاس ناتلسون در حال ساخت افزاره‌های حافظه‌ای مقاومتی غیرفرار و شفاف بر اساس اکسید سیلیکون و گرافن هستند.

ولتاژی که در عرض ورقه نازک اکسید سیلیکون اعمال می‌شود اتم‌های اکسیژن را از کانالی به پهنای ۵ نانومتر دور می‌کند و آن را به سیلیکون فلزی رسانا تبدیل می‌نماید. با ولتاژهای کمتر، کانال مذکور می‌تواند به‌طور متناوب تا چندین هزار بار شکسته شده و تعمیر شود.

سازندگانی که قادر به جادهی میلیون‌ها بیت در افزاره‌های کوچک بوده‌اند هم‌اکنون خود را در حصار محدودیت‌های فیزیکی طرح‌هایشان می‌بینند، که در آنها هر بیت به سه پایانه نیاز دارد.

filereader.php?p1=main_70d1536645ca5c673
حافظه‌هایی که به‌وسیله‌ی این پژوهشگران ساخته شده‌اند شفاف و انعطاف‌پذیر بوده و می‌توانند در پیکربندی‌های سه بعدی ساخته شوند.

ولی واحد تراشه‌ای رایس، که فقط به دو پایانه نیاز دارد، پیچیدگی آن را بسیار کمتر کرده است. این بدان معناست که آرایه‌هایی از حافظه‌های دو بعدی می‌توانند در پیکربندی‌های سه بعدی پشته‌سازی شده و مقدار اطلاعاتی را که تراشه حافظه‌ای می‌تواند نگه‌دارد، افزایش دهند.

جون یاو از دانشگاه رایس، با پیگیری کارهای انجام شده روی حافظه گرافیتی، از مشاهده اینکه نوارهای گرافیتی بر روی زیرلایه اکسید سیلیکونی بهنگام اعمال ولتاژ می‌توانند شکسته شوند و سپس ترمیم گردند، استفاده کرد. او تقریبا مطمئن شده بود که اکسید سیلیکون مسئول این فرآیند است و تلاش زیادی برای متقاعد کردن همکاران کرد. تور گفت: «جون آرام آرام کارش را ادامه داد و شواهد را جمع کرد و سرانجام یک افزاره کاری بدون هیچ گرافیتی ساخت. و باز هم، دیگران می‌گفتند که این کربن برونزاد است که اینکار را انجام می‌دهد، او سپس آن را بدون حضور کربن ساخت.»

filereader.php?p1=main_d8cbe7cfe70f827e4
این تراشه حافظه‌ای شفاف و انعطاف‌پذیر به‌وسیله‌ی پژوهشگرانی از دانشگاه رایس خلق شده است.

ایده او تبدیل به اساس حافظه‌های نسل جدیدی شد که در آزمایشگاه تور در حال طراحی است، که در آن گروه مذکور مشغول ساخت حافظه‌هایی از اکسید سیلیکون ساندویچ شده بین گرافن و اتصال آن به ورقه‌های پلاستیکی هستند. هیچ اثری از فلز در کل واحد وجود ندارد (غیر از رابط‌های متصل شده به الکتروهای گرافن).
 
تور گفت که وصلت بین سیلیکون و گرافن، سودمندی شناخته شده اولی را توسعه داده و یکبار دیگر ارزش دومی را، که مدت‌هاست بعنوان «ماده شگفت‌انگیز» معرفی می‌شود، اثبات خواهد کرد. او متذکر شد که این افزاره‌ها نه تنها در افزاره‌های مقاوم تابشی قابل استفاده هستند بلکه دماهایی در حدود ۷۰۰ درجه سلسیوس را تحمل می‌کنند. این بدان معناست که می‌توانند به‌طور مستقیم روی پردازنده‌های مجمتع بدون اثرات سوء نصب شوند.

این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature Communications منتشر کرده‌اند.