Графен ляжет в основу памяти нового поколения

Графен, тончайшие листы атомов углерода, объединенных в гексагональную двумерную кристаллическую решетку, уже используются учеными в проектах по созданию высокоскоростных интегральных микросхем, прозрачных электродов для гибких дисплеев, и пр. А вот последние работы исследователей Национального Университета Сингапура показывают, что графен можно использовать и в качестве основы для высокоскоростных устройств хранения информации.

Достоинствами графеновой памяти станут: высочайшая скорость передачи информации и гораздо более высокая плотность размещения данных, нежели достигается в случае привычной магнитной памяти, используемой сегодня в случае жестких дисков. Напомним, что в случае магнитных дисков используется намагничивание доменов в одном из двух направлений, одно из которых выбрано за «единицу», а второе за «ноль». В случае памяти на основе графена используется изменение такой характеристики материала, как проводимость/сопротивление.

Изменение основного параметра памяти на основе графена осуществляется весьма простым способом – приложением магнитного поля, которое «переключает» материал из одного состояния в другое. Найден и достаточно «тонкий» инструмент, позволяющий осуществлять «включение/выключение» магнитного поля. Этим инструментом является тонкий слой ферроэлектрика, осажденный сверху слоя графена. Ферроэлектрик имеет собственное магнитное поле, а прикладывая некоторое напряжение к нему становится возможным изменение направления поля, что в свою очередь изменяет сопротивление графена.

Конструкция памяти нового поколения замечательна тем, что очень проста в изготовлении. К тому же, поведение ферроэлектриков уже очень хорошо изучено, а значит, проблем с управляющим слоем, переключающим ячейку памяти, быть не должно.

Теперь стоит рассмотреть основные достоинства графеновой памяти. Согласно отчетам исследователей, скорость чтения информации может быть увеличена в тридцать раз по сравнению с аналогичным параметром для магнитной памяти. Информационная емкость графеновой памяти в несколько раз выше, нежели для магнитной памяти. Сказывается тот факт, что размер «ячейки» магнитной памяти может быть уменьшен до 25 нм, тогда как размер ячейки памяти на основе графена будет составлять менее 10 нм.

Но несмотря на все научные достижения, пока проект по созданию графеновой памяти находится на самой ранней стадии. На данный момент исследователи манипулируют графеновыми листами размером около 2 микрометров, которые располагаются на кремниевой подложке. К слою графена подключаются два электрода, а сверху формируется слой ферроэлектрика. Но даже в случае такого, весьма грубого, устройства скорость передачи данных в пять раз выше аналогичного параметра для магнитной памяти. Впрочем, стоит поработать еще и над увеличением ресурса работы графеновой памяти – пока устройства способны выдержать около 100 тыс. циклов изменения проводимости. Для сравнения, современная память выдерживает более миллиона циклов записи/перезаписи.

Информация с сайта www.3dnews.ru со ссылкой на Technology Review.

Автор оригинального текста: Александр Бакаткин.