Metalpartikler i faste stoffer er ikke så faste som de ser ud, memristor undersøgelse viser

I arbejde, der afslører noget af magien bag memristors og "resistiv random access memory, "eller RRAM-banebrydende computerkomponenter, der kombinerer logik og hukommelsesfunktioner-forskere har vist, at metalpartiklerne i memristors ikke bliver siddende som tidligere antaget.

Resultaterne har brede konsekvenser for halvlederindustrien og videre. De viser, for første gang, præcis sådan nogle memristors husker.

"De fleste mennesker har troet, at du ikke kan flytte metalpartikler i et fast materiale, "sagde Wei Lu, lektor i el- og computerteknik ved University of Michigan. "I en væske og gas, det er mobilt, og folk forstår det, men i en solid vi forventer ikke denne adfærd. Det er første gang, det er blevet vist. "

Resultaterne kan føre til en ny tilgang til chipdesign-en metode, der involverer brug af finjusterede elektriske signaler til at lægge integrerede kredsløb, efter at de er fremstillet. Og det kan også fremme memristor -teknologi, som lover mindre, hurtigere, billigere chips og computere inspireret af biologiske hjerner ved, at de kunne udføre mange opgaver på samme tid. Lu, der ledede projektet, og kolleger ved UM og Electronic Research Center Jülich i Tyskland brugte transmissionselektronmikroskoper til at se og registrere, hvad der sker med atomerne i metallaget i deres memristor, når de udsatte det for et elektrisk felt. Metallaget var indkapslet i det dielektriske materiale siliciumdioxid, som almindeligvis bruges i halvlederindustrien til at hjælpe med at lede elektricitet. De observerede metalatomerne ved at blive ladede ioner, klynge sammen med op til tusinder af andre til metal nanopartikler, og derefter migrere og danne en bro mellem elektroderne i de modsatte ender af det dielektriske materiale.

De demonstrerede denne proces med flere metaller, herunder sølv og platin. Og afhængigt af de involverede materialer og den elektriske strøm, broen dannet på forskellige måder.

Broen, også kaldet en ledende glødetråd, forbliver på plads, efter at strømmen er slukket i enheden. Så når forskere tænder for strømmen igen, broen er der som en jævn vej for strøm til at rejse langs. Yderligere, det elektriske felt kan bruges til at ændre filamentets form og størrelse, eller bryde glødetråden helt, som igen regulerer enhedens modstand, eller hvor let strøm kan strømme igennem den.

Computere bygget med memristors ville kode oplysninger i disse forskellige modstandsværdier, som igen er baseret på et andet arrangement af ledende filamenter.

Memristor -forskere som Lu og hans kolleger havde teoretiseret, at metalatomerne i memristors bevægede sig, men tidligere resultater havde givet forskellige formede filamenter, og derfor troede de, at de ikke havde sømmet den underliggende proces.

"Det lykkedes os at løse gåden om tilsyneladende at modsige observationer og tilbyde en forudsigelig model, der redegør for materialer og betingelser, sagde Ilia Valov, principforsker ved Electronic Materials Research Center Jülich. "Også det faktum, at vi observerede partikelbevægelse drevet af elektrokemiske kræfter inden for dielektrisk matrix, er i sig selv en fornemmelse."