حافظه‌های غیر فرار فولرینی

به‌تازگی محققانی از دانشگاه کرنل ایالات متحده، نوع جدیدی از حافظه‌های غیرفرار را
ساخته‌اند که در آنها مولکول‌های منفرد C60(باکی‌بال‌ها) در سلول‌های حافظه فلش
مجتمع شده‌اند. این باکی‌بال‌ها ـ که دارای ترازهای انرژی مشخصی هستند ـ در سیلیکا
جاسازی شده‌اند، تا یک مانع تونل‌زنی بین یک گیت شناور و یک کانال سیلیکونی به وجود
آید..

زمان نگهداری داده(نسبت پاک‌ شدن/ برنامه‌نویسی) در این حافظه‌های دارای C60، یک
مرتبه بزرگی بزرگ‌‌تر از حافظه‌های نانوبلوری فلزی است. از این رو پیش‌بینی می‌شرود
که از این حافظه‌ها در نسل ‌بعدی افزاره‌های ذخیره‌ داده ‌استفاده شود.
غالباً از حافظه‌های نانوبلوری فلزی به‌عنوان بهترین گزینه برای ساخت نسل ‌بعدی
تراشه‌های حافظه یاد می‌شود. با این حال، هنوز زمان نگهداری داده(که باید بیش از ده
سال باشد) حداقل یک مرتبه‌ بزرگی کوچک‌تر از مقدار مطلوب است. یکی از راه‌های حل
این مشکل، ایجاد موانع تونل‌زنی مؤثر یا موانع تونل‌زنی تشدیدشده است. این موانع از
یک لایه‌ یک نانومتری از نانوبلورهای سیلیکونی ـ که بین دو لایه‌ سیلیکایی قرار
گرفته‌است ـ تشکیل شده‌اند. با این حال، متأسفانه پیاده‌سازی این روش دشوار است.

هم‌اکنون تو- هانگ هو و همکارانش نشان داده‌اند که می‌توان از طریق به‌کارگیری
مولکول‌های خودآرای C60 به جای استفاده از نانوبلورهای سیلیکونی، بر این مشکل فائق
آمد. این راهکار یک فرایند عملی و قابل دستیابی است.
هو پدیده کوانتومی تونل‌زنی الکترون‌ها از میان مانع سیلیکایی را به عبور از یک
رودخانه تشبیه می‌کند. وی در این خصوص می‌گوید:« احتمال اینکه الکترون‌ها از روی یک
رودخانه‌ عریض بپرند، بسیار کم است. برای افزایش این احتمال(یا افزایش سرعت برنامه‌نویسی)
می‌توان تعدادی سنگ(در این مورد، C60) در وسط رودخانه قرار داد. از سوی دیگر، اعمال
یک ولتاژ برنامه‌نویسی/پاک‌ کردن، مشابه با کنترل سطح آب رودخانه ‌است. در ولتاژهای
مناسب، سطح آب پایین آمده، سنگ‌های درون رودخانه قابل استفاده می‌‌شوند. در حین
نگهداری بدون بایاس، سطح آب بالا رفته و بار دیگر سنگ‌ها در آب فرو می‌روند و به
این شکل، از بازگشت الکترون‌ها به پشت مانع سیلیکا جلوگیری می‌شود.»
هو گفت:«این فرایند نامتقارن، برنامه‌نویسی/پاک‌ کردن سریع و نگهداری طولانی را به‌طور
همزمان ممکن می‌سازد. بدون اعمال کنترل دقیق بر روی اندازه سنگ‌های میانی (ما به
‌اندازه‌های کوچک و یکنواخت نیاز داریم)، ممکن است تعدادی از سنگ‌ها روی سطح آب
باقی بمانند و این موضوع به کوتاه ‌‌شدن زمان نگهداری بینجامد. این مشکل یکی از
محدودیت‌هایی است که هنگام به‌کارگیری یک مانع تونل‌زنی تشدیدشده با نانوبلورها
وجود دارد و ما هم‌اکنون بر آن فائق آمده‌ایم.»
خاصیت تک‌پراکندگی مولکول‌هایی مانند C60، در مقایسه نانوبلورها موجب می‌شود تا
بتوان اندازه را به شکل بهتری کنترل کرد، از این رو می‌توان به زمان نگهداری: نسبت
برنامه‌نویسی/پاک‌کردن بهتری دست پیدا کرد.
همان گونه که هو عنوان کرد، گرچه این تحقیق، ابتدایی و مقدماتی است، اما نشان‌دهنده
توان بالقوه بسیار بالای یک مانع تونل‌زنی مولکولی در رفع محدودیت‌های موجود در
حافظه‌های غیر فرار کنونی است.
نتایج این تحقیق در مجله Applied Physics Letters منتشر شده‌است.