Escolhendo entre materiais 2D e 3D para iniciar a comercialização de semicondutores de última geração

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Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH) exploram propriedades de comutação resistiva em materiais halogenados de perovskita para desenvolver a base para um novo tipo de memória rápida, de baixo consumo de energia e não volátil.

Os materiais de perovskita de iodetos exibem uma propriedade de comutação resistiva, o que significa que, com a aplicação de uma tensão, a resistência da substância muda.

A mudança acontece rapidamente, requer pouca energia e, o mais importante, o valor resistivo permanece inalterado até ser atingido com um pulso oposto. Essa propriedade pode ser potencialmente baseada em um novo tipo de Memória de acesso aleatório resistivo ou ReRAM.

O que são ReRAMs?

A Memória de acesso aleatório resistivo (ReRAM) é um tipo de memória não volátil. Diferentemente da memória semicondutora, as ReRAMs registram zeros e zeros por alterações na resistência.

O valor resistivo lido nos terminais do dispositivo muda de baixo para alto ou de alto para baixo, dependendo da tensão aplicada; na ausência de outro pulso de tensão, a resistência e, portanto, os estados um ou zero do dispositivo, não mudam, daí a não volatilidade do componente.

Nós relatamos anteriormente no memristor, que é um tipo bem conhecido de ReRAM.

Os cientistas de materiais têm dedicado muito interesse aos perovskitas ultimamente, e relatamos recentemente sobre seus usos potenciais no armazenamento de energia. No entanto, o emprego da tecnologia na memória do material foi prejudicado por sua baixa estabilidade quando expostos à atmosfera. Os cientistas procuraram superar a baixa estabilidade, procurando por um tipo mais ideal de material de perovskita de halogeneto.

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Imagem creditada a POSTECH

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Cálculos dos Primeiros Princípios

A equipe empregou cálculos de primeiros princípios, um método baseado na mecânica quântica, para determinar um candidato material mais provável. Os resultados previram CsPb2Br5, um perovskita inorgânico de uma estrutura em camadas bidimensional, para ser um forte candidato.

O CsPb2Br5 bidimensional foi sintetizado pela equipe e comparado com uma estrutura tridimensional, CsPbBr3. O material 3D perdeu suas características de memória em temperaturas superiores a 100 ° C.

No entanto, a estrutura em camadas 2D do CsPb2Br5 manteve suas características de memória a temperaturas acima de 140 ° C. Além disso, o material 2D pode ser operado em tensões inferiores a um volt, o que é um achado importante, dada a tendência consistente em direção a tensões operacionais cada vez mais baixas nos modernos sistemas eletrônicos.

Conforme observado pelo investigador principal, o professor Jang-Sik Lee, “Usando essa técnica de design de materiais com base na triagem dos primeiros princípios e na verificação experimental, o desenvolvimento dos dispositivos de memória pode ser acelerado, reduzindo o tempo gasto na busca de novos materiais. Espera-se que isso acelere a comercialização dos dispositivos de armazenamento de dados da próxima geração. . ”

Implicações

Como apontam os pesquisadores, “Leva apenas alguns segundos para baixar um videoclipe de 30 minutos, e você pode assistir a um programa em até 15 minutos após a exibição”. Como tal, existe uma busca mundial interminável por memórias estáveis ​​do computador.

Há uma proliferação de dispositivos móveis, portáteis e remotos de IoT. O baixo consumo de energia é um critério de design principal para esses dispositivos, e não vamos esquecer os requisitos exclusivos de energia de servidores com fome insaciável de todos os tipos em todo o mundo. Espera-se que os dispositivos baseados em perovskitas 2D representem um caminho viável em memória de baixa potência, alta confiabilidade e não volátil.

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