pinMOS:Ny hukommelsesenhed kan skrives på og udlæses optisk eller elektrisk

Forskere ved Dresden Integrated Center for Applied Physics and Photonic Materials (IAPP) og Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) ved TU Dresden har udviklet en ny lagringsteknologi baseret på kombinationen af ​​en organisk lysemitterende diode (OLED) og en isolator.

Denne enhed gør det muligt at læse lagret information optisk såvel som elektrisk. I øvrigt, oplysningerne kan tilføjes i portioner - således kan flere lagringstilstande kortlægges på én enhed. Resultaterne er nu offentliggjort i det anerkendte tidsskrift Avancerede funktionelle materialer .

En anden nyhed var relateret til målingerne i testserien:De blev udelukkende udført ved hjælp af det innovative "SweepMe!" målesoftware, som er udviklet af en IAPP/cfaed start-up af samme navn.

Denne historie begyndte et par stykker tilbage i 2015. To cfaed-videnskabsmænd, begge eksperter inden for organisk elektronik, var på vej til en konference i Brasilien, som omfattede en lang bustur til spillestedet Porto de Galinhas. Der var god tid til at snakke. Og så sker det, at en af ​​de to — Prof. Stefan Mannsfeld (formand for Organic Devices, cfaed/IAPP) delte ideen med den anden - Dr. Axel Fischer (formand for Organic Semiconductors, IAPP), som allerede havde holdt ham beskæftiget i et stykke tid.

Kombinationen af ​​en konventionel organisk lysemitterende diode (OLED'er) med et isolerende lag ville skulle resultere i en lagerenhed på grund af de specifikke fysiske effekter af de anvendte materialer. som kunne skrives på og udlæses ved hjælp af både lys og elektriske signaler:en uretmæssig brug af OLED-teknologien så at sige. Som det viste sig, de to var et perfekt match - Dr. Fischer bekræftede, at de nødvendige teknologier og erfaringer allerede var tilgængelige på IAPP - og så undersøgelsen af ​​denne idé var kun et spørgsmål om tid. Yichu Zheng ved professor Mannsfelds stol var en passende kandidat til at dedikere sin doktorafhandling til dette emne.

Opbevaring og læsning - med lys og elektricitet

Resultaterne af dette arbejde er tilgængelige nu og er netop blevet offentliggjort i tidsskriftet Avancerede funktionelle materialer . Forskerne beskriver en ny type programmerbar organisk kapacitiv hukommelse, som er en kombination af en OLED og en MOS kondensator (MOS =metaloxidhalvleder). Lagerenheden kaldet "pinMOS" er en ikke-flygtig memcapacitor med høj repeterbarhed og reproducerbarhed. Det specielle er, at pinMOS er i stand til at gemme flere tilstande, da afgifter kan tilføjes eller fjernes i kontrollerbare mængder. En anden attraktiv funktion er, at denne simple diodebaserede hukommelse både kan skrives elektrisk og optisk til og læses fra. I øjeblikket, en levetid på mere end 104 læse-skrive-slettecyklusser opnås, og hukommelsestilstandene kan opretholdes og differentieres over 24 timer. Resultaterne viser, at pinMOS-hukommelsesprincippet som et pålideligt kapacitivt lagermedie er lovende for fremtidige anvendelser i elektroniske og fotoniske kredsløb såsom neuromorfe computere eller visuelle lagersystemer. Medforfatterne af Weierstraß Institute Berlin (WIAS) var i stand til at bidrage til den præcise fortolkning af den funktionelle mekanisme ved at udføre driftdiffusionssimuleringer.

En diode-kondensatorhukommelse blev først præsenteret i 1952 af Arthur W. Holt på en ACM-konference i Canada, men først nu genoplives dette koncept ved brug af organiske halvledere, da alle funktioner i en diskret forbindelse af dioder og kondensator kan integreres i en enkelt hukommelsescelle.

Måling med SweepMe! En innovativ tilgang til laboratoriet

Alle målinger i denne undersøgelse blev udført med den nye laboratoriemålingssoftware "SweepMe! Denne software er udviklet af en start-up, som er et spin-off fra TU Dresden. Fysikerne Axel Fischer og Felix Kaschura, som modtog deres Ph.D.'er fra TUD, grundlagde SweepMe! i 2018 på IAPP.

Denne undersøgelse viste, hvor alsidig SweepMe! måske. Om måling af spændingsafhængige og tidsafhængige kapacitanser, skabelsen af ​​strøm-spændingskarakteristika, kombinationen af ​​signalgenerator og oscilloskop eller behandling af billeder fra et industrielt kamera – alt blev implementeret med kun denne ene softwarepakke. Selv sofistikerede parametervariationer, som normalt ville kræve en betydelig programmeringsindsats, kunne implementeres på meget kort tid. Siden oktober 2019, SweepMe! er tilgængelig over hele verden gratis.