Một vật liệu có hai chức năng có thể dẫn đến bộ nhớ nhanh hơn

Bằng cách tích hợp một tế bào điện hóa phát sáng với một bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên điện trở dựa trên perovskite, nhóm đã đạt được khả năng đọc song song và đồng bộ dữ liệu cả về điện và quang học trong một 'bộ nhớ phát sáng'.

Ở cấp độ cơ bản nhất, dữ liệu kỹ thuật số được lưu trữ dưới dạng một đơn vị thông tin cơ bản được gọi là bit, thường được biểu diễn dưới dạng một hoặc một số không. Do đó, việc theo đuổi việc lưu trữ dữ liệu tốt hơn là tìm ra các cách hiệu quả hơn để lưu trữ và đọc các giá trị và số không này.

Trong khi bộ nhớ flash đã trở nên cực kỳ phổ biến, các nhà nghiên cứu vẫn đang tìm kiếm các giải pháp thay thế có thể cải thiện hơn nữa tốc độ và đơn giản hóa việc chế tạo.

Một ứng cử viên là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên điện trở không linh hoạt hoặc RRAM. Thay vì lưu trữ điện tích trong các bóng bán dẫn như trong bộ nhớ flash, bộ nhớ điện trở sử dụng vật liệu có thể chuyển đổi giữa các trạng thái có điện trở cao và thấp để biểu diễn giá trị đơn và số không.

Tuy nhiên, các phép đo điện cần thiết để kiểm tra điện trở và đọc các số không và các số không từ RRAM có thể giới hạn tốc độ tổng thể.

Gần đây, để khắc phục vấn đề này, RRAM đã được kết hợp với đèn LED để phát triển một thứ gọi là ký ức phát sáng. Trong trường hợp này, dữ liệu cũng có thể được đọc bằng cách kiểm tra xem đèn LED đang bật hay tắt. Việc đọc quang học bổ sung này cũng mở ra các lộ trình mới để mang một lượng lớn thông tin.

Tuy nhiên, các phiên bản trước của bộ nhớ phát sáng yêu cầu tích hợp hai thiết bị riêng biệt với các vật liệu khác nhau, làm phức tạp việc chế tạo.

Để khắc phục điều này, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang perovskite, một loại vật liệu có cấu trúc tinh thể mà qua đó các ion có thể di chuyển để tạo cho nó các đặc tính vật lý, quang học và thậm chí là điện độc đáo. Bằng cách kiểm soát sự di chuyển của ion, các nhà nghiên cứu perovskite đã và đang chế tạo các vật liệu mới với các đặc tính độc đáo.

Sử dụng perovskite bao gồm bromua chì cesium (CsPbBr₃), nhóm đã chứng minh rằng dữ liệu có thể được ghi, xóa và đọc bằng điện trong một trong các thiết bị perovskite hoạt động như một RRAM. Đồng thời, thiết bị perovskite thứ hai có thể truyền quang học cho dù dữ liệu đang được ghi hay xóa thông qua phát xạ ánh sáng bằng cách hoạt động như một tế bào điện hóa phát sáng với tốc độ truyền cao.

Hơn nữa, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các chấm lượng tử perovskite với hai kích thước khác nhau cho hai thiết bị trong bộ nhớ phát sáng để đạt được các màu phát xạ khác nhau tùy thuộc vào việc bộ nhớ đang được ghi hay xóa, cung cấp một chỉ báo thời gian thực về các chấm và số không.

Trình diễn này đã mở rộng đáng kể phạm vi ứng dụng của bộ nhớ phát sáng toàn phần perovskite được phát triển và có thể đóng vai trò như một mô hình mới về sự kết hợp hiệp đồng giữa bậc tự do điện tử và quang tử trong perovskite nguyên vật liệu.

Từ các mạng lưới đa hướng đến các hệ thống mã hóa dữ liệu, những phát hiện này có tiềm năng cho nhiều ứng dụng trong các công nghệ thế hệ tiếp theo.