¡Pronto los FET 3D se utilizarán como dispositivos de memoria!


Las tecnologías actuales de memoria flash requieren corrientes relativamente grandes para leer o escribir datos. Los dispositivos móviles habilitados para la nube y el Internet de las cosas requerirán un almacenamiento que sea pequeño y de bajo consumo.

El Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio utilizó un aislador de puerta ferroeléctrica y un canal de semiconductor de óxido depositado en una capa atómica para construir transistores de efecto de campo tridimensionales de forma vertical para dispositivos de almacenamiento de datos de alta densidad. Además, descubrieron que al usar antiferroeléctrico en lugar de ferroeléctrico, podían borrar datos con solo una pequeña carga neta, lo que resultaba en escrituras más eficientes. Esta investigación podría dar lugar a nuevos almacenes de datos que sean aún más pequeños y más respetuosos con el medio ambiente.

Los investigadores produjeron una celda de memoria apilada en 3D de prueba de concepto basada en transistores de efecto de campo (FET) ferroeléctricos y antiferroeléctricos con un canal semiconductor de óxido depositado en una capa atómica. Estos FET pueden almacenar 1 y 0 no volátiles, lo que significa que no necesitan energía constante. La estructura vertical del dispositivo aumenta la densidad de datos y al mismo tiempo reduce el requisito de energía operativa. Las capas de óxido de hafnio y de óxido de indio se formaron en una estructura de trinchera vertical.

Los dipolos eléctricos en materiales ferroeléctricos son más estables cuando están orientados en la misma dirección. El alineamiento vertical de los dipolos es habilitado espontáneamente por el óxido de hafnio ferroeléctrico. El grado de polarización en la capa ferroeléctrica almacena información que el sistema puede leer en función de los cambios en la resistencia eléctrica. En el estado borrado, por otro lado, los antiferroeléctricos prefieren cambiar los dipolos hacia arriba y hacia abajo, lo que permite operaciones de borrado eficientes dentro del canal semiconductor de óxido.

"Demostramos que nuestro dispositivo era estable durante al menos 1000 ciclos", dice el primer autor Zhuo Li. Los investigadores experimentaron con diferentes espesores de capa de óxido de indio. Descubrieron que ajustar este parámetro puede resultar en ganancias de rendimiento significativas. Los investigadores también registraron los estados superficiales más estables utilizando simulaciones informáticas de primeros principios. "Nuestro enfoque tiene el potencial de hacer avanzar significativamente el campo de los discos persistentes", dice el autor principal Masaharu Kobayashi.




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