Современные технологии флэш-памяти обычно хранят информацию в виде электрического заряда в поликремниевых слоях. Поскольку поликремний – это единый протяженный материал, его изъяны могут повлиять на желаемое движение заряда, что ограничивает возможности извлечения данных и их плотность.
Для решения этой проблемы исследователи разрабатывали способы хранения информации в ловушках дискретного заряда, таких как нанокристалы, замещающие поликремниевые слои. Поскольку эти ловушки способны предотвратить нежелательное движение заряда благодаря своей низкой чувствительности к изъянам материала, они могут использоваться как устройства хранения информации высокой плотности.
В своем исследовании вместо нанокристаллов ученые использовали в качестве ловушек дискретного заряда графеновые квантовые точки. Исследователи, Соон Син Джо (Soong Sin Joo) и другие, из Университета Кён Хи и Samsung Electronics, расположенных в Ёнгине (Республика Корея), опубликовали свое исследование об устройства флэш-памяти на основе графеновых квантовых точек в последнем издании журнала Nanotechnology.
Графен широко известен как материал, который благодаря своим уникальным свойствам отлично подходит для современной электроники и фотоники, однако разработка устройств памяти на основе графена только началась. В частности, графеновые квантовые точки – все еще новый, неисследованный материал. Этим точкам – извлекаемым из угля частицам графена – могут придаваться определенные электронные и оптические свойства для различных целей.
В данном случае исследователи создали графеновые квантовые точки трех различных размеров – их диаметры 6, 12, 27 нанометров – между слоями диоксида кремния. Исследователи обнаружили, что свойства памяти точек разнятся в зависимости от их размера. К примеру, точки диаметров 12 нанометров обладают наибольшей программной скоростью, точки диаметром 27 нанометров – наибольшей скоростью стирания информации. Кроме того, последние являются еще и наиболее стабильными.
«Впервые были опубликованы сведения об энергонезависимых устройствах памяти на основе ловушек заряда и структурно модифицированных графеновых квантовых точек, однако показатели этих устройств на данный момент не соответствуют рыночным стандартам, – говорит соавтор исследования Сук-Хо Чой (Suk-Ho Choi) из Университета Кён Хи. – Насколько я знаю, это действительно первый успешный пример использования графеновых квантовых точек в практических устройствах, электронных или оптических, несмотря на то, что было опубликовано множество сведений о физических и химических характеристиках графеновых точек».
Также как устройства флэш-памяти на ранних этапах развития, устройства памяти на основе графеновых квантовых точек обладают многообещающими свойствами, поскольку их электронная плотностью сопоставима с аналогичным показателем устройств на основе полупроводников и нанокристаллов металла. Исследователи надеются, что последующие улучшения устройств приведут к повышению эффективности их работы и открытию новых областей применения.
«Если гибкие диэлектрики (изоляторы) используются вместе диоксидов кремния в качестве туннелей и контрольных барьеров на пластмассовых субстратах, они могут также использоваться в гибких или носимых электронных устройствах, – говорит Чой. – Наночастицы металла также обладают положительными для энергонезависимых устройств свойствами, которые характерны для графеновых квантовых точек, такими как высокая плотность состояния, гибкость при выборе рабочей функции и другие, однако их использование потенциально может ухудшить показатели работы устройства по причине термальной нестабильности. Кроме того, наночастицы не могут использоваться в области прозрачной и гибкой электроники и фотоники».