Un matériau avec deux fonctions pourrait conduire à une mémoire plus rapide

Un matériau avec deux fonctions pourrait conduire à une mémoire plus rapide

Le rendu d’un artiste montre la capacité d’un CsPbBr3 Dispositif LEM pour la transmission optique et électrique parallèle d’informations codées. Deux couleurs peuvent être émises par la pérovskite LEM : le vert et l’aqua. Ces deux couleurs pourraient servir d’indicateur en temps réel de l’état numérique, c’est-à-dire d’écriture ou d’effacement du LEM. Les chercheurs ont montré qu’une telle intégration transparente de l’émission photonique et de la commutation résistive électrique ouvrira un nouvel horizon pour des technologies optoélectroniques pérovskites plus avancées. Crédit : Université de Kyushu/Ya-Ju Lee

Dans une étape vers un avenir de dispositifs de mémoire plus performants, des chercheurs de l’Université normale nationale de Taiwan et de l’Université de Kyushu ont développé un nouveau dispositif qui n’a besoin que d’un seul semi-conducteur connu sous le nom de pérovskite pour stocker et transmettre simultanément des données.

En intégrant une cellule électrochimique émettrice de lumière avec une mémoire vive résistive qui sont toutes deux basées sur la pérovskite, l’équipe a réalisé une lecture parallèle et synchrone des données à la fois électriquement et optiquement dans une “mémoire électroluminescente”.

Au niveau le plus fondamental, les données numériques sont stockées en tant qu’unité d’information de base appelée bit, qui est souvent représentée par un un ou un zéro. Ainsi, la recherche d’un meilleur stockage des données revient à trouver des moyens plus efficaces de stocker et de lire ces uns et ces zéros.

Alors que la mémoire flash est devenue extrêmement populaire, les chercheurs ont recherché des alternatives qui pourraient encore améliorer la vitesse et simplifier la fabrication.

Un candidat est la mémoire vive résistive non volatile, ou RRAM. Au lieu de stocker la charge dans des transistors comme dans la mémoire flash, la mémoire résistive utilise des matériaux qui peuvent basculer entre des états de résistance élevée et faible pour représenter des uns et des zéros.

“Cependant, les mesures électriques nécessaires pour vérifier la résistance et lire les zéros et les uns de la RRAM peuvent limiter la vitesse globale”, explique Chun-Chieh Chang, professeur à la National Taiwan Normal University et l’un des auteurs correspondants de l’étude publiée dans Communication Nature.







Un dispositif de mémoire électroluminescente entièrement en pérovskite commute activement sous l’application d’impulsions +6V/−6V à 50 Hz. Crédit : Université de Kyushu/Ya-Ju Lee

“Récemment, pour surmonter ce problème, les RRAM ont été combinées avec des LED pour développer ce qu’on appelle des mémoires électroluminescentes. Dans ce cas, les données peuvent également être lues en vérifiant si la LED est allumée ou éteinte. Cette lecture optique supplémentaire ouvre également de nouvelles routes pour transporter de grandes quantités d’informations.”

Cependant, les versions précédentes des mémoires électroluminescentes nécessitaient l’intégration de deux dispositifs séparés avec des matériaux différents, ce qui compliquait la fabrication.

Pour surmonter cela, les chercheurs se sont tournés vers la pérovskite, un type de matériau à structure cristalline à travers lequel les ions peuvent migrer pour lui conférer des propriétés physiques, optiques et même électriques uniques. En contrôlant la migration des ions, les chercheurs en pérovskite ont construit de nouveaux matériaux aux propriétés uniques.

“En utilisant une seule couche de pérovskite entre les contacts, nous pourrions fabriquer un dispositif qui fonctionne à la fois comme une RRAM et une cellule électrochimique électroluminescente”, explique Ya-Ju Lee de l’Université nationale normale de Taiwan, qui a également dirigé l’étude. « En tirant parti du mouvement ionique rapide et commutable électriquement qui permet cette double fonctionnalité dans une seule couche de pérovskite, nous avons pu connecter deux appareils ensemble et développer une mémoire électroluminescente de pérovskite entièrement inorganique. »

Utilisation de pérovskite constituée de bromure de plomb césium (CsPbBr3), l’équipe a démontré que les données peuvent être écrites, effacées et lues électriquement dans l’un des dispositifs pérovskites agissant comme une RRAM. Simultanément, le deuxième dispositif à pérovskite peut transmettre optiquement si des données sont écrites ou effacées par émission de lumière en fonctionnant comme une cellule électrochimique émettrice de lumière avec une vitesse de transmission élevée.

Un matériau avec deux fonctions pourrait conduire à une mémoire plus rapide

Une image au microscope électronique à balayage de la mémoire électroluminescente, avec chaque couche clé étiquetée. Crédit : Université de Kyushu/Ya-Ju Lee

En outre, les chercheurs ont utilisé des points quantiques pérovskites de deux tailles différentes pour les deux dispositifs de la mémoire électroluminescente afin d’obtenir différentes couleurs d’émission selon que la mémoire était en cours d’écriture ou d’effacement, fournissant un indicateur en temps réel des uns et des zéros.

Kaoru Tamada, professeur distingué à l’Institut de chimie et d’ingénierie des matériaux de l’Université de Kyushu qui a également participé au projet, voit de nombreuses opportunités pour cette nouvelle technologie à l’avenir.

“Cette démonstration élargit considérablement le champ d’applications de la mémoire électroluminescente tout pérovskite développée et peut servir de nouveau paradigme de combinaison synergique entre les degrés de liberté électroniques et photoniques dans les matériaux pérovskites”, explique Tamada.

« Du réseau maillé de multidiffusion aux systèmes de cryptage de données, ces découvertes ont le potentiel pour de nombreuses applications dans les technologies de nouvelle génération. »


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Plus d’information:
Meng-Cheng Yen et al, Mémoires électroluminescentes à points quantiques pérovskites entièrement inorganiques, Communication Nature (2021). DOI : 10.1038/s41467-021-24762-w

Fourni par l’Université de Kyushu

Citation: Un matériau avec deux fonctions pourrait conduire à une mémoire plus rapide (2021, 23 août) récupéré le 23 août 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-08-material-functions-faster-memory.html

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