цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Стремление к двумерной памяти: ключ к успеху – магнитный графен и спинтроника


Стремление к двумерной памяти: ключ к успеху – магнитный графен и спинтроника

Автор: Mike(admin) от 3-07-2021, 19:55

В последнее время было проведено больше исследований в направлении различных измерений памяти, в частности памяти с высокой пропускной способностью 2.5D и 3D NAND. Помимо этих двух измерений, двумерная память 2D также вызывает волну идей применения спинтроники и графена.


Стремление к двумерной памяти: ключ к успеху – магнитный графен и спинтроника

В связи с проведением исследований 2D-памяти со спинтроникой и графеном возникает вопрос о том, как 2D-память и спинтроника работают вместе, особенно с акцентом на приложениях для обработки данных.


В стандартных устройствах спинтроники обычно используются кобальтовые электроды для ввода и обнаружения спиновых токов внутри графена. Магнитный графен может вводить, обнаруживать и переносить спины сам по себе, что приводит к реализации новой схемы логики двумерных спинов. Как это влияет на системы обработки данных? Современные компьютерные системы построены на основе архитектуры фон Неймана, то есть хранилище данных отделено от процессора. Это разделение приводит к потреблению энергии и времени для предлагаемых больших систем данных, требующих внешних дискретных устройств для постоянной передачи данных.


Двумерные слоистые материалы обеспечивают гибкость проектирования, позволяя отказаться от стандартных методов обработки и хранения данных и перейти к разработке высокопроизводительных запоминающих устройств. Эти устройства памяти 2D будут иметь различные комбинации, от графена и черного фосфора до гексагонального нитрида бора и других материалов из карбидов металлов. Эти комбинации приводят к устройству с большей шириной запрещенной зоны, более высокой скоростью записи/чтения, более высокой плотностью памяти и меньшей занимаемой площадью.


Стремление к двумерной памяти: ключ к успеху – магнитный графен и спинтроника

Устройства спинтроники предоставляют столу высокоскоростные и энергосберегающие возможности, потенциальную альтернативу традиционной электронике. Использование магнитного момента, магнитной силы и ориентации магнита или объекта, создающего магнитное поле, вызывает движение электронов для хранения и передачи информации. Исследования спинтроники направлены на поиск атомарно тонких материалов для уменьшения размеров устройств спинтронной памяти, чтобы удовлетворить текущий спрос на небольшие электронные отпечатки. Использование графенового материала было многообещающим подходом для 2D-конструкций. Тем не менее, он всегда нуждался в дополнительных компонентах из-за недостатка несамогенерирования спиновых токов. Исследования показывают, что, если бы графен был модифицирован, чтобы действовать как магнитный материал, магнетизм помог бы генерировать спиновый ток, необходимый для хранения и передачи данных без внешних элементов. Исследователи из Физики наноустройств в Университете Гронингена и Института перспективных материалов Цернике применили исследование намагничивания графена к экспериментальным испытаниям, чтобы подтвердить, будет ли модифицированный материал генерировать сильно поляризованный по спину ток.


Главный вывод из их исследования в конечном итоге заключается в том, как намагничивая графен, этот материал может стать потенциальным выбором для дальнейших устройств с двумерной спиновой логикой, поскольку он может эффективно преобразовывать заряд в спиновой ток, а затем передавать его на большие расстояния. С открытием этого потенциального пути дверь к дальнейшим исследованиям в 2D-памяти может открыться чуть дальше. Несмотря на эту возможность, как 2D-материалы могут быть интегрированы в традиционные запоминающие устройства?


Понимая, что графен играет решающую роль в разработке устройств на основе 2D, исследователи из Китайского университета Гонконга начали эксперименты по поиску способов реализации 2D-материалов с современными устройствами памяти для повышения производительности. Исследователи предложили использовать сегнетоэлектрический полевой транзистор (FeFET) для демонстрации резистивного переключения и захвата / повторного захвата заряда, поскольку он помещен в традиционный не 2D-материал без ущерба для каких-либо уникальных качеств. Теоретически сочетание 2D-материалов с функциональными материалами может привести к более высокому энергопотреблению и увеличению занимаемой площади. Мемристоры используются как искусственные синаптические устройства. Эти пассивные двухконтактные электрические компоненты могут поддерживать резистивное состояние, которое не может быть воспроизведено какой-либо комбинацией резисторов, конденсаторов или катушек индуктивности. Мемристор имеет переменное сопротивление, что означает, что оно зависит от исторической суммы тока, который прошел через устройство.


Стремление к двумерной памяти: ключ к успеху – магнитный графен и спинтроника

Существуют вариации мемристоров, переделанных с применяемыми механизмами; проводящая нить (CF), межзеренная граница (GB), фазовый переход и сегнетоэлектрические 2D мемристоры. Мемристоры CF могут управлять ионным движением частиц при введении оксидов металлов; однако они страдают от случайного неконтролируемого движения при наличии электрического поля. Мемристоры GB имеют решающее значение для установления заранее определенных путей миграции электронов, атомов и ионов. Было доказано, что мемристоры GB проводят тепло, которое разрушает функциональный материал во время экспериментальных испытаний.


Мемристоры с фазовым переходом - очень сложный подход; тем не мение. Во время исследования исследователи преобразовали электрическое поле в движение в плоскости предварительно интеркалированных ионов лития. Этот метод не подходил для массового производства. Последним испытанным вариантом мемристора был сегнетоэлектрический подход. При приложении внешнего электрического поля материал имел обратимую спонтанную электрическую поляризацию. Материалы на основе сегнетоэлектриков предлагают более широкий динамический диапазон за счет чувствительного наложения канала и электрода. В этом диапазоне появится новая коммутационная способность сегнетоэлектрического переключения, хотя необходимы дальнейшие испытания, чтобы увидеть, сможет ли он затмить резистивное переключение. Куда приведут эти исследования, даже несмотря на волны инновационных исследований в области 2D-памяти и материалов? Если можно будет провести больше исследований с акцентом на 2D, может ли это повлиять на технологическую отрасль?


Даже несмотря на исследования графена и способов интеграции 2D-материалов с существующими системами, каждая перспектива доказывает, что еще многое предстоит преодолеть при разработке устройств 2D-памяти. Создание устройств памяти 2D положительно повлияет на рынки технологий больших данных, облачных вычислений и искусственного интеллекта. Чтобы удовлетворить большой спрос на данные, исследователи и разработчики должны продолжать использовать 2D-материалы для новых устройств памяти. Преодоление проблем проектирования позволит устройствам памяти обеспечить низкое энергопотребление, повышенную скорость записи / чтения и меньший размер устройства для технологии памяти 2D.




© digitrode.ru


Теги: память




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий