Forskere demonstrerer første ikke-flygtige nano-relædrift ved 200 C

Forskere ved University of Bristol har fundet frem til en ny type nanoelektromekanisk relæ for at muliggøre pålidelig højtemperatur, ikke-flygtig hukommelse.

Arbejdet, som er indberettet i Naturkommunikation , blev udført i samarbejde med University of Southampton og Royal Institute of Technology, Sverige.

Opfindelsen er en vigtig udvikling for helt elektriske køretøjer og mere elektriske fly, som kræver elektronik med integreret datalagring, der kan operere i ekstreme temperaturer med høj energieffektivitet.

Når transistor-lækstrøm stiger med temperaturen, nanoelektromekaniske relæer er dukket op som et lovende alternativ til transistorer til sådanne applikationer. Imidlertid, indtil nu, et pålideligt og skalerbart ikke-flygtigt relæ, der bevarer sin tilstand, når det slukkes, at implementere hukommelse, er ikke blevet påvist.

Dr. Dinesh Pamunuwa, som leder en gruppe, der udfører forskning inden for mikroelektronik ved University of Bristol og er den ledende efterforsker, forklarer:"En del af udfordringen er den måde, elektromekaniske relæer fungerer på; når de aktiveres, en bjælke forankret i den ene ende bevæger sig under en elektrostatisk kraft. Når strålen bevæger sig, luftgabet mellem aktiveringselektroden og strålen reduceres hurtigt, mens kapacitansen øges. Ved en kritisk spænding kaldet pull-in spænding, den elektrostatiske kraft bliver meget større end den modsatte fjederkraft, og bjælken klikker ind. Denne iboende elektromekaniske pull-in ustabilitet giver præcis kontrol af den bevægelige stråle, kritisk for ikke-flygtig drift, meget svært.

Nu, selvom, Dr. Pamunuwa og teamet har demonstreret et rotationsrelæ, der opretholder en konstant luftspalte, når strålen bevæger sig, eliminerer denne elektromekaniske pull-in ustabilitet.

Ved at bruge dette relæ, det er lykkedes dem at demonstrere den første højtemperatur ikke-flygtige nanoelektromekaniske relædrift, ved 200°C.

Dr. Pamunuwa sagde:"Dette er en virkelig spændende udvikling, da behovet for at udvikle teknologi, der reducerer vores afhængighed af fossile brændstoffer stiger. Denne relædrift er et væsentligt skridt fremad i udviklingen af ​​elektronik til helt elektriske køretøjer og energieffektive mere elektriske fly, samt til at skabe nul-standby strøm intelligente noder til IoT.

"Elektronik bygget af nano-relæer i stedet for transistorer kan arbejde ved meget højere temperaturer og samtidig have nul standby-effekt. Ethvert digitalt elektronisk system har brug for logik og hukommelse, og dette relæ gør det lettere at bygge relæbaseret hukommelse, der bevarer den lagrede tilstand, når den slukkes, ved at bruge stiction. Opretholdelse af en konstant luftspalte, når relæet skifter, muliggør meget præcis elektrostatisk kontrol, og i høj grad forbedrer pålideligheden."