Skifteelement af Cr2O3 kan give mindre, mere energieffektiv hukommelse til computere og flashdrev

Årevis, producenter har tilbudt computere med stigende mængder hukommelse pakket i mindre enheder. Men halvledervirksomheder kan ikke reducere størrelsen på hukommelseskomponenter lige så hurtigt som før, og nuværende designs er ikke energieffektive. Konventionelle hukommelsesenheder bruger transistorer og er afhængige af elektriske felter til at lagre og læse oplysninger. En alternativ tilgang, der er stærkt undersøgt, bruger magnetiske felter til at gemme information. En lovende version af magnetisk enhed er afhængig af den magnetoelektriske effekt, som gør det muligt for et elektrisk felt at skifte enhedernes magnetiske egenskaber. Eksisterende enheder, imidlertid, har tendens til at kræve store magnetiske og elektriske felter, der er vanskelige at producere og indeholde.

En mulig løsning på dette problem er et nyt koblingselement fremstillet af chrom (Cr ₂ O ₃ ), hvilken, en dag, kan bruges i computerhukommelse og flashdrev. "Enheden har et bedre potentiale til skalering, så det kunne gøres mindre, og ville bruge mindre energi, når den er raffineret passende, "sagde Randall Victora, en forsker ved University of Minnesota og en forfatter på papiret. Forskerne rapporterer deres fund i Anvendt fysik bogstaver .

Computerhukommelse består af koblingselementer, bittesmå enheder, der kan tænde og slukke for at gemme bidder af information som ener og nuller. Tidligere forskere opdagede, at chromias magnetoelektriske egenskaber betyder, at det kun kan "skiftes" med kun et elektrisk felt, men skift kræver tilstedeværelse af et statisk magnetisk felt. Bygger på disse elementer, Victora og Rizvi Ahmed har skabt et design til en hukommelsesenhed med et hjerte af krom, der ikke kræver noget eksternt påført magnetfelt for at fungere.

Deres design omgiver chromia med magnetisk materiale. Dette giver et effektivt magnetfelt gennem kvantemekanisk kobling til Cr magnetiske øjeblikke, samtidig med at enheder kan arrangeres på en måde, der blokerer vildfarne magnetfelter fra at påvirke enheder i nærheden. Et element til at aflæse enhedens tilstand, for at afgøre, om den er i en eller nul -tilstand, er placeret oven på enheden. Dette kan potentielt pakke mere hukommelse ind i et mindre rum, fordi grænsefladen mellem chromia og magneten er nøglen til koblingen, der får enheden til at fungere. Når enheden krymper, det større overfladeareal af grænsefladen i forhold til dets volumen forbedrer driften. Denne ejendom er en fordel i forhold til konventionelle halvledere, hvor stigninger i overfladeareal som størrelse krymper føre til større ladning lækage og varmetab.

Næste, Victora og Ahmed sigter mod at samarbejde med kolleger, der arbejder med chromia om at bygge og teste enheden. Hvis den er fremstillet med succes, så kan den nye enhed potentielt erstatte dynamisk tilfældig adgangshukommelse i computere.

"DRAM er et stort marked. Det giver den hurtige hukommelse inde i computeren, men problemet er, at det lækker meget ladning, hvilket gør det meget energieffektivt, "Sagde Victora. DRAM er også flygtig, så information forsvinder, når strømkilden er afbrudt, som når et computernedbrud sletter et ikke -gemt dokument. Denne enhed, som beskrevet i avisen, ville være ikke -flygtig.

Imidlertid, sådan en hukommelsesenhed vil sandsynligvis tage år at perfektionere. En væsentlig barriere er enhedens varmetolerance. Computere genererer meget varme, og modellering forudsiger, at enheden ville stoppe med at fungere omkring 30 grader Celsius, svarende til en varm sommerdag. Optimering af chromia, måske ved at doping det med andre elementer, kan forbedre dets funktion og gøre det mere egnet til at udskifte eksisterende hukommelsesenheder.