在喷墨打印机上打印了三位RAM


在标准喷墨打印机上打印的快速3位存储单元

迄今为止,计算机设备中已经使用了两种类型的存储器:1)非易失性但相对较慢的闪存; 2)易失性快速随机存取存储器,例如DRAM。 但是理想的存储器结合了这两种类型的优点-写和读应该很快,但同时又是非易失性的,不会被破坏,包括多次读取操作。 不同公司的研究团队正在开发这种类型的内存。 提议的存储器类型之一是电导桥RAM(CBRAM),这是一种电阻RAM(ReRAM)。

CBRAM实际上结合了RAM和闪存的属性。 它具有简单的导体-电介质-导体类型的结构。 CBRAM单元的电阻在两个状态之间以电化学方式变化。 如果施加适当的电压,则金属线会在两个电极之间形成互连,这对应于导通状态下的低电阻。 线可以在不同的电压下部分溶解,从而使电池回到高电阻状态(OFF)。

ReRAM开发中最有前途的领域之一是在喷墨打印机上打印存储单元。 此过程不需要使用光刻和洁净室,从而大大降低了制造电子产品的成本。 此外,使用便宜的薄膜作为基材,我们可以获得对柔性电子产品非常有用的存储器。 这大大扩展了电子设备的范围。

以前在打印机上进行内存打印的研究主要集中在电动流体动力打印方法上 。 不幸的是,目前,所有用标准喷墨存储技术印刷的存储设备都需要额外的生产步骤,例如电镀光刻结构

但是现在,慕尼黑应用科技大学的物理学家发现了CBRAM喷墨方法,该方法不需要额外的后处理 。 完全可用的电阻RAM设备退出打印机。 该方法易于适应辊技术 -在柔性塑料辊上制造电子设备的过程。

ReRAM的关键要素是绝缘层,该绝缘层为离子迁移和金属丝的产生提供了空间。 已经尝试了许多材料来发挥这种作用,包括Ag 2 S,ZnO,SiO 2 ,GeSe和聚合物,其中SiO 2 在所有材料中显示出最佳的开关特性

德国物理学家将霍尼韦尔Accuglass 111材料用作绝缘层,它是一种甲基硅氧烷聚合物,其中包含一层上述SiO 2 。 然后,该聚合物在喷墨打印机上涂有几个附加层。 研究人员使用了标准的市售喷墨打印机FujiFilm Dimatix材料打印机DMP-2850 ,该打印机用于打印不同的材料。 在这种情况下,需要三种液体材料:

  1. 银纳米颗粒的导电层;
  2. 旋转玻璃(电介质);
  3. PEDOT导电有机聚合物:PSS。

结果是具有可重写随机存取存储器的真正灵活的印版。 根据科学著作的作者,使用电化学方法将信息重写到此类设备中需要相对较小的电流:用于记录的电流为1微安,用于切换为导通状态(形成金属导体)的电压为0.5伏,而用于切换为截止状态的负电压为-0.05伏。 。


电流强度(以纳安为单位)和记录电压,以及相应的电阻和电压特性


相对于旋转玻璃的烧结温度导通的电压

最重要的是,研究人员实现了从ON到OFF再回到300纳秒的切换速度。 这意味着存储器可以以3.33 MHz的频率运行。 这确实是快速的记忆。

有趣的是,以这种方式制造的存储单元可能是多位的。 即,通过改变电压,可以在每个存储单元中设置不同的电阻,从而不仅在它们中记录0和1,而且还记录其他值。 研究人员说,每个单元都能够接收可以清楚地区分的八个电子状态(结果为000、001、010、011、100、101、110和111,即三个位)。 目前尚不清楚如何使用三位内存。 也许只是为了增加信息存储的密度。

现在,印版上的存储记录的密度仅取决于打印机能够打印的分辨率。 DMP-2850型号可打印100×100微米的单元,但是喷墨技术的任何改进都会立即增加存储容量。


显微镜下的一个存储单元

科学家希望,印刷柔性电子产品将成为与塑料3D打印一样的革命性技术。 任何人都将能够为自己的家用电器打印新的电子板,或者在必要时仅打印出用于个人计算机的RAM。

打印的内存在0.1 V电压下成功经受了10,000次读取操作。

该科研成果于2017年4月发表在《应用物理学快报》上(doi:10.1063 / 1.4978664)。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN402957/


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