WPI-MANA-Team demonstriert neuen laserunterstützten nichtflüchtigen Speicher auf Basis von 2D-van-der-Waals-Heterostrukturen

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International Center for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA), National Institute for Materials Science (NIMS)

Mar 23, 2021, 05:30 ET

TSUKUBA, Japan, 23. März 2021 /PRNewswire/ -- Ein Forschungsteam am WPI-MANA hat ein lasergestütztes nichtflüchtiges Speicherbauelement demonstriert, das auf zweidimensionalen van-der-Waals-Heterostrukturen basiert.

(Bild: https://kyodonewsprwire.jp/prwfile/release/M105739/202103102063/_prw_PI1fl_sdz7zZcv.jpg)

Die Forscher entwarfen und untersuchten einen Wenigschicht-Rheniumdisulfid (ReS2)-Feldeffekttransistor mit einem lokalen Floating Gate (FG) aus einlagigem Graphen, das durch eine dünne Tunnelschicht aus hexagonalem Bornitrid (h-BN) getrennt ist, und wandten ihn auf nichtflüchtige Speicher (NVM) an.

FG-NVM-Bauelemente, die auf 2D-van-der-Waals-Heterostrukturen (atomar dünne Schichten, die über sehr schwache van-der-Waals-Wechselwirkungen miteinander verbunden sind) basieren, haben in letzter Zeit viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen, da sie durch ihren abstimmbaren und Multibit-Betrieb unter Laserlicht zu wichtigen Komponenten in zukünftigen digitalen Elektronik- und multifunktionalen Speicheranwendungen werden könnten.

Das Team demonstrierte den Multi-Level-Speicherbetrieb mittels 532nm-Laserpuls und elektrostatischer Gate-Puls-Kopplung. Die Robustheit und Stabilität des laserunterstützten durchstimmbaren ReS2/h-BN/FG-Graphen-Bauelements zeigen das Potenzial für die Multibit-Informationsspeicherung.

Der lasergestützte Speicherbetrieb bietet einen neuen Freiheitsgrad für multifunktionale optoelektronische Bauelemente mit der zusätzlichen Funktionalität des optisch kommunizierten Multilevel-Zugriffs. Da sich Laserlicht ohne Leistungsverlust durch den freien Raum bewegen kann, ermöglicht es den Betrieb von optoelektronischen Geräten aus der Ferne bei geringer Leistung und mit wenig Wartungsaufwand.

Die WPI-MANA-Forscher verwendeten die direkt bandlückige Multischicht ReS2, weil das Material verschiedene Anforderungen als Kanalmaterial für elektronische Bauelemente erfüllt und außerdem eine stark lichtabsorbierende Schicht ist, was es für lichtunterstützte optoelektronische Anwendungen nützlich macht.

Der Baustein weist die Funktionalität eines konventionellen elektronischen Speichers auf und kann laserpulsangeregte Signalinformationen für zukünftige volloptische Logik und Quanteninformationsverarbeitung speichern.

Es adressiert auch den Bedarf an einer stromsparenden und optischen Kontrolle des Multi-Level-Betriebs von NVM-Bauteilen sowie an einem optoelektronischen NVM-Bauteil, das Lichtwellenlängen für die Farberkennung in der digitalen Bildverarbeitung unterscheiden kann.

Diese Forschung wurde von Yutaka Wakayama (Gruppenleiter, Quantum Device Engineering Group, WPI-MANA, NIMS) und seinen Mitarbeitern durchgeführt.

„Laser-Assisted Multilevel Non-Volatile Memory Device Based on 2D van-der-Waals Few-Layer-ReS2/h-BN/Graphene Heterostructures"
Bablu Mukherjee et al., Advanced Functional Materials (August 25, 2020)
https://doi.org/10.1002/adfm.202001688

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