一种材料,两种功能,可实现高速存储

研究人员使用钙钛矿开发了一种可通过电学和光学方法读取的存储设备

摘要:研究人员通过将电阻式随机存取存储器与基于钙钛矿的发光电化学电池集成在一起,开发了一种新型发光存储设备。这一结果有望在未来的电子设备中实现更快的数据存储和读取,并为钙钛矿光电子学的应用开辟了一条新的途径。

(ChinaIT.com讯)为了向高性能存储设备的未来迈进一步,国立台湾师范大学和九州大学的研究人员开发了一种新设备,该设备只需要一种称为钙钛矿的半导体即可同时存储和可视化传输数据。

通过将发光电化学电池与基于钙钛矿的电阻随机存取存储器集成,该团队在“发光存储器”中实现了电学和光学数据的并行和同步读取。

在最基本的层面上,数字数据被存储为一个基本的信息单位,即位,通常表示为 1 或 0。因此,对更好的数据存储的追求可以归结为寻找更有效的方法来存储和读取这些 1 和 0。

虽然闪存已经变得非常流行,但研究人员一直在寻找可以进一步提高速度和简化制造的替代品。

非易失性电阻随机存取存储器(简称 RRAM)就是一种候选替代品。电阻式存储器不是像闪存那样将电荷存储在晶体管中,而是使用可以在高电阻和低电阻状态之间切换的材料来表示 1 和 0。

“然而,检查电阻和从 RRAM 读取零和一所需的电气测量会限制整体速度,”国立台湾师范大学教授、该研究的通讯作者之一 Chun-Chieh Chang 解释道,该研究发表在《自然通讯》上。

“最近,为了克服这个问题,RRAM 与 LED 结合开发了一种叫做发光存储器的东西。在这种情况下,还可以通过检查 LED 是打开还是关闭来读取数据。这种额外的光学读取也为承载大量信息开辟了新的路径。”

然而,旧版本的发光存储器需要集成两个不同材料的独立器件,使得制造复杂化。

为了克服这个问题,研究人员转向钙钛矿,这是一种具有晶体结构的材料,离子可以通过这种结构迁移,从而赋予其独特的物理、光学甚至电学特性。通过控制离子迁移,钙钛矿研究人员一直在构建具有独特性能的新材料。

“仅在触点之间使用一个钙钛矿层,我们就可以制造出一种既可用作 RRAM 又可用作发光电化学电池的设备,”国立台湾师范大学的 Ya-Ju Lee 解释道,他也是这项研究的负责人。“通过利用快速、可电切换的离子运动,在单层钙钛矿中实现这种双重功能,我们能够将两个设备连接在一起并开发出全无机钙钛矿发光存储器。”

该团队使用由溴化铯铅 (CsPbBr3) 组成的钙钛矿,证明了数据可以在作为 RRAM 的钙钛矿设备中电写入、擦除和读取。同时,第二钙钛矿器件作为一种具有高传输速度的发光电化学电池,可以通过光发射来光学传输数据是写入还是擦除。

此外,研究人员在发光存储器中的两个器件中使用了两种不同尺寸的钙钛矿量子点,根据存储器的写入或删除,实现不同的发光颜色,从而提供 1 和 0 的实时指示。

九州大学材料化学与工程研究所的杰出教授 Kaoru Tamada 也参与了该项目,他认为这项新技术未来有很多机会。

Tamada 表示:“该演示极大地拓宽了所开发的全钙钛矿发光存储器的应用范围,并可作为钙钛矿材料中电子和光子自由度协同组合的新范例。”

“从多播网状网络到数据加密系统,这些发现在下一代技术中具有许多应用潜力。”

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