Multibit optoelektronisk hukommelse

NUS-forskere har udviklet multibit optoelektronisk hukommelse ved hjælp af en heterostruktur lavet af todimensionelle (2-D) materialer til næste generations enheder.

Optoelektroniske hukommelser er enheder, der kan lagre foton-genererede ladningsbærere, når de udsættes for lys. De lagrede gebyrer kan tilgås senere til informationssøgning. Disse enheder kan bruges i billedoptagelses- og spektrumanalysesystemer. 2-D atomisk lagdelte materialer er lovende kandidater til udviklingen af ​​næste generation af optoelektroniske hukommelser for at opfylde nye krav til enhedsminiaturisering og strukturel fleksibilitet. Imidlertid, optoelektroniske hukommelser fremstillet ved hjælp af 2-D-materialer er blevet rapporteret at lide af dårlig datalagringskapacitet med det højeste rapporterede tal ved omkring otte forskellige lagringstilstande.

Et team ledet af professor Chen Wei fra både Institut for Kemi og Institut for Fysik, NUS har udviklet en multibit, ikke-flygtig optoelektronisk hukommelsesenhed, der er i stand til at lagre op til 130 distinkte tilstande ved at bruge et wolframdiselenid/bornitrid (WSe) ₂ /BN) heterostruktur. Heterostrukturen, lavet af 2-D materialer, omfatter et monolag af WSe ₂ på en 20-lags BN. Funktionerne programmering (lagre data) og sletning (slet data) styres ved at justere den anvendte polaritet til enheden. En negativ polaritet påføres under programmeringsfunktionen, og det får de fotongenererede elektroner fra de midgap donorlignende tilstande af BN-materialet til at overføre til WSe ₂ materiale. Dette efterlader lokaliserede (ikke-mobile) positive ladninger i BN-materialet. Til slettefunktionen, en positiv polaritet anvendes. Dette får de fotongenererede elektroner fra valensbåndet i BN-materialet til at rekombinere med de lokaliserede positive ladninger, at bringe den tilbage til en neutral tilstand.

Mængden af ​​elektroner, der overføres til WSe ₂ materialet afhænger af varigheden af ​​lyseksponeringstiden for enheden. En længere eksponeringstid ville betyde, at flere elektroner overføres. Forskerne fandt ud af, at den kontinuerlige ophobning af elektroner i WSe ₂ materiale svarende til op til 130 lysimpulser kan detekteres før mætningsbetingelserne sætter ind. Hver af disse impulser kan behandles som en særskilt lagertilstand. Under præstationstest, de fandt ud af, at enheden udviser en dataopbevaring på over 4,5×104 sekunder og en cyklisk program-/sletteudholdenhed på over 200 cyklusser.

Forklarer betydningen af ​​resultaterne, Prof Chen sagde, "Selvom der stadig er et ydelsesgab sammenlignet med kommerciel siliciumbaseret hukommelse, disse enheder er fordelagtige i elektroniske applikationer, som kræver strukturel fleksibilitet. Brugen af ​​denne WSe ₂ /BN 2-D lagdelt heterostruktur giver en metode til at opnå multibit hukommelsesenhed og kan bane vejen for udviklingen af ​​næste generation af optoelektroniske hukommelser."