توسط انستیتوی ملی علوم مواد11 سپتامبر 2020
شکل 1. (الف) نمودار شماتیک ساختار دستگاه حافظه که از پشته ای از لایه های گرافن ، h-BN و ReS2 و الکترودها تشکیل شده است. (ب) ساختار باند که روند تجمع بار را نشان می دهد. ولتاژ و نور به صورت ترکیبی برای کنترل میزان بار ذخیره شده در لایه گرافن استفاده می شوند.
انستیتوی ملی علوم مواد (NIMS) دستگاه حافظه ای را توسعه داده است که قادر استچندین مقادیر زیادی را با استفاده از ورودی نوری و ولتاژ ذخیره کند. این دستگاه متشکل از مواد دو بعدی لایه ای قادر به کنترل نوری میزان بار ذخیره شده در این لایه ها است. این فناوری ممکن است برای افزایش قابل توجه ظرفیت دستگاههای حافظه و استفاده در توسعه دستگاههای مختلف الکترونیکی استفاده شود.
دستگاه های حافظه ای که برای ذخیره اطلاعات استفاده می شوند (به عنوان مثال فلش مموری) نقش اساسی در جامعه اطلاعاتی امروز دارند. تراکم ضبط این دستگاه ها در 20 سال گذشته به طور قابل توجهی افزایش یافته است. با پیش بینی پذیرش گسترده فناوری های اینترنت اشیا در آینده نزدیک ، امکان بخشیدن به سرعت بالاتر و ظرفیت حافظه بالاتر دستگاه های حافظه امری مطلوب است. با این حال ، رویکرد فعلی برای افزایش ظرفیت حافظه و بهره وری انرژی از طریق میکروپارچگی سیلیکونی در شرف دسترسی بوده و منتظر توسعه دستگاه های حافظه با اصول کار متفاوتی است.
برای تأمین نیازهای فناوری مورد انتظار ، این گروه تحقیقاتی یک دستگاه حافظه ترانزیستوری را شکل داده است که از مواد دو بعدی لایه ای شامل دی سولفید رنیوم (ReS2) – نیمه هادی – به عنوان ترانزیستور کانال ، نیترید بور شش ضلعی (h-BN) بعنوان لایه عایق تونل و گرافن به عنوان یک دروازه شناور استفاده می شود. این دستگاه با ذخیره سازی حامل های شارژ در دروازه ، به روشی مشابه حافظه فلش معمولی ، داده ها را ثبت می کند. جفت های سوراخ-الکترون در لایه ReS2 در صورت تابش نور مستعد تحریک هستند. تعداد این جفت ها را می توان با تغییر شدت نور تنظیم کرد. این گروه موفق به ایجاد مکانیزمی شدند که اجازه می دهد میزان بار موجود در لایه گرافن به تدریج کاهش یابد زیرا الکترون های خارج شده بار دیگر با سوراخ های این لایه جفت می شوند. این موفقیت دستگاه را قادر ساخت تا به عنوان یک حافظه چند ارزشی قادر به کنترل کارآمد میزان شارژ ذخیره شده در مراحل مختلف از طریق استفاده ترکیبی از نور و ولتاژ باشد. علاوه بر این ، این دستگاه می تواند با به حداقل رساندن نشت جریان الکتریکی ، از انرژی به طور موثر استفاده کند – این دستاورد با لایه بندی مواد دو بعدی امکان پذیر است و در نتیجه رابط های بین آنها در سطح اتمی صاف می شود.
این فناوری ممکن است برای افزایش قابل توجه ظرفیت و بازده انرژی دستگاههای حافظه مورد استفاده قرار گیرد. همچنین ممکن است در توسعه دستگاه های مختلف الکترونیکی از جمله مدارهای منطقی نوری و حسگرهای حساس به نور که قادر به کنترل میزان شارژ ذخیره شده در آنها از طریق استفاده ترکیبی از نور و ولتاژ هستند ، اعمال شود.
