Физики создали прозрачную память на основе "нобелевского" графена
2 октября 2012 года
Американские физики использовали оксид кремния и графен для создания гибких и полностью прозрачных модулей памяти, которые могут быть интегрированы в прозрачные экраны и другие устройства вывода информации, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
За последнее десятилетие ученые и инженеры разработали множество технологий, позволяющих производить полностью или частично прозрачные дисплеи, электронику и прочие компоненты сложных цифровых устройств. Так, в июле 2011 года физики из США представили миру прозрачные литий-ионные батареи, а в ноябре этого же года - контактные линзы с встроенным дисплеем.
Группа физиков под руководством Джеймса Тура (James Tour) из университета Райса в Хьюстоне (США) добавила к числу прозрачной электроники и ячейки памяти, научившись временно превращать оксид кремния в проводник и возвращать его в исходное состояние.
Как объясняют физики, разработчики прозрачной памяти всегда сталкиваются с проблемой потери информации при отключении устройства от источника питания. Это происходит из-за того, что отдельные ячейки памяти теряют электрический заряд при взаимодействии с фотонами видимого света.
Тур и его коллеги решили эту проблему, адаптировав технологию резистивной оперативной памяти для работы в условиях полной прозрачности. Ячейки памяти в таких устройствах способны переключаться при подаче внешнего напряжения между двумя состояниями - высокой и низкой проводимости. Эти состояния и обозначают содержимое ячейки - логические "0" и "1".
Авторы статьи смогли реализовать этот эффект в прозрачных листах оксида кремния при помощи тончайших электродов, изготовленных из полосок графена.
Модуль памяти Тура и его коллег представляет собой плоский лист пластика, на который нанесены полоски из прозрачного диоксида кремния (SiO2). На нижнюю и верхнюю стороны кремниевого "лабиринта" наклеиваются полоски из графена, играющие роль считывающих и записывающих компонентов памяти. При подаче напряжения на графен атомы кислорода в SiO2 "сдвигаются", и на месте диэлектрика в виде оксида кремния остается тонкая полоска проводника в виде чистого кремния. Импульс тока на другом электроде возвращает этот участок в исходное положение.
По словам ученых, такая конструкция практически беспрепятственно пропускает свет - ее коэффициент прозрачности превышает 90%. Их производство достаточно дешево и эффективно с экономической точки зрения - даже при "ручной" сборке в условиях лаборатории свыше 65% изготовленных модулей памяти были исправны.
Как утверждают исследователи, минимальный размер ячейки памяти составляет 5 нанометров, что заметно меньше сегодняшних промышленных стандартов в области производства памяти - 22, 28 и 32 нанометра. Это увеличивает перспективность изобретения Тура и его коллег, так как дальнейшая миниатюризация "обычной" кремниевой микроэлектроники крайне затруднена из-за больших токов утечки и тепловыделения.
Физики полагают, что их детище может найти свое применение при создании прозрачных экранов на лобовом стекле автомобилей, фонаре кабины самолетов и даже на обычных и солнцезащитных очках.