Японцы создали органическую флеш-память

Энергонезависимую органическую память разработали специалисты Токийского университета (University of Tokyo). Базовая структура новинки повторяет строение обычной флеш-памяти, но сделана она из гибкого органического материала.

Новая органическая гибкая флеш-память стоит дешевле обычной кремниевой. Она пригодилась бы в создании таких устройств будущего, как сенсоры и экраны с большой площадью, электронная бумага, актуаторы со встроенной памятью (фото Science/AAAS).

Обычная флеш-память хранит информацию на кремниевых транзисторах. Широкое распространение она получила благодаря тому, что данные можно записать и считать быстро, при этом вся информация сохраняется на носителе даже при выключенном питании. Сейчас такими чипами оборудованы портативные видеокамеры и MP3-плееры, карты памяти, не говоря уже о вездесущих USB-накопителях.

Группа профессора Такао Сомеи (Takao Someya) решила построить органический аналог флеш-памяти. В устройстве на подложке из полиэтилен-нафталата (PEN) расположился массив ячеек памяти (26 x 26 штук).

Подложка настолько гибкая, что может быть согнута до шестимиллиметрового радиуса, при этом не возникает никаких механических или электрических помех, пишут учёные в статье в журнале Science.

Устройство называется "органической флеш-памятью", потому что основано на транзисторах с плавающим затвором (floating-gate transistor), тем же типом, что используется в кремниевой флеш-памяти.

Плавающий затвор (FG) отделён от всех остальных частей транзистора непроводящим материалом, который изолирует FG и позволяет ему сохранять заряд, а значит, и данные: в кремниевых устройствах – на годы. При приложении высокого напряжения электрический заряд "записывается" на FG и остаётся там, пока не прикладывается напряжение противоположной полярности (заряд "стирается").

Сомея отмечает, что основное препятствие на пути инженеров, желающих создать органический аналог флеш-памяти, — необходимость подобрать подходящий изолирующий материал. С одной стороны, его слой должен быть достаточно тонким, чтобы пропустить заряд к плавающему затвору, с другой – он не должен плавиться при сборке изделия.

Новая гибкая флеш-память была оборудована резиновыми датчиками давления, передающими информацию соответствующим ячейкам памяти. На графиках справа показаны отпечатки, оставленные роликом липкой ленты и пальцами (в середине – спустя 20 минут, справа – спустя 12 часов). Видно, что сохранённые данные постепенно "деградируют" (фото Science/AAAS).

Японцы в качестве диэлектрического затвора использовали самоорганизующийся монослой (SAM) толщиной 2 нанометра и слой оксида алюминия толщиной 4 нм (последний образовывался при окислении поверхности алюминиевого плавающего затвора).

Чтобы стереть данные, необходимо приложить напряжение 6 вольт, чтобы считать – 1 В. Эти значения ниже параметров, полученных ранее, что является несомненным достоинством новинки.

Количество поддерживаемых циклов записи-перезаписи памяти составляет около 1000, что значительно ниже обычных для кремниевых аналогов 100 тысяч. Ещё одним недостатком органической флеш-памяти является короткий срок хранения данных – всего 24 часа. Однако японские учёные собираются продлить его, использовав SAM с более длинными молекулами, а также уменьшив размеры самих транзисторов.

Кстати, группа Сомеи известна читателям Membrana по разработке ультракомпактного сканера и электронной кожи для роботов, ощущающей давление и температуру.