Eén materiaal met twee functies kan leiden tot sneller geheugen

Door een lichtemitterende elektrochemische cel te integreren met een resistief willekeurig toegankelijk geheugen dat beide is gebaseerd op perovskiet, bereikte het team een ​​parallelle en synchrone lezing van gegevens, zowel elektrisch als optisch in een 'lichtgevend geheugen'.

Op het meest fundamentele niveau worden digitale gegevens opgeslagen als een basiseenheid van informatie die bekend staat als een bit, die vaak wordt weergegeven als een één of een nul. Het streven naar betere gegevensopslag komt dus neer op het vinden van efficiëntere manieren om deze enen en nullen op te slaan en te lezen.

Hoewel flash-geheugen enorm populair is geworden, hebben onderzoekers gezocht naar alternatieven die de snelheid verder konden verbeteren en de fabricage konden vereenvoudigen.

Een kandidaat is niet-vluchtig resistief willekeurig toegankelijk geheugen of RRAM. In plaats van lading op te slaan in transistors zoals in flash-geheugen, gebruikt resistief geheugen materialen die kunnen schakelen tussen toestanden van hoge en lage weerstand om enen en nullen weer te geven.

De elektrische metingen die nodig zijn om de weerstand te controleren en nullen en enen van RRAM af te lezen, kunnen de algehele snelheid echter beperken.

Om dit probleem op te lossen, zijn onlangs RRAM's gecombineerd met LED's om iets te ontwikkelen dat lichtemitterende geheugens wordt genoemd. In dit geval kunnen de gegevens ook worden uitgelezen door te controleren of de LED aan of uit is. Deze extra optische lezing opent ook nieuwe routes voor het vervoeren van grote hoeveelheden informatie.

Eerdere versies van lichtgevende geheugens vereisten echter de integratie van twee afzonderlijke apparaten met verschillende materialen, wat de fabricage bemoeilijkte.

Om dit te verhelpen, wendden de onderzoekers zich tot perovskiet, een soort materiaal met een kristallijne structuur waardoor ionen kunnen migreren om het unieke fysieke, optische en zelfs elektrische eigenschappen te geven. Door de ionmigratie te beheersen, hebben perovskietonderzoekers nieuwe materialen met unieke eigenschappen geconstrueerd.

Met behulp van perovskiet bestaande uit cesiumloodbromide (CsPbBr₃), toonde het team aan dat gegevens elektrisch kunnen worden geschreven, gewist en gelezen in een van de perovskiet-apparaten die als RRAM werken. Tegelijkertijd kan het tweede perovskiet-apparaat optisch verzenden of gegevens worden geschreven of gewist door lichtemissie door te werken als een lichtemitterende elektrochemische cel met een hoge transmissiesnelheid.

Bovendien gebruikten de onderzoekers perovskiet-kwantumdots van twee verschillende groottes voor de twee apparaten in het lichtemitterende geheugen om verschillende emissiekleuren te bereiken, afhankelijk van of het geheugen werd geschreven of gewist, wat een realtime indicator van de enen en nullen oplevert.

Deze demonstratie verbreedt het toepassingsgebied van het ontwikkelde, volledig perovskiet lichtemitterende geheugen aanzienlijk en kan dienen als een nieuw paradigma van synergetische combinatie tussen elektronische en fotonische vrijheidsgraden in perovskiet materialen.

Van multicast mesh-netwerken tot data-encryptiesystemen, deze bevindingen hebben het potentieel voor tal van toepassingen in technologieën van de volgende generatie.