20年2021月XNUMX日（Nanowerkニュース）光を当てるだけで素材の特性を制御することを想像できますか？ 私たちは、太陽にさらされると材料の温度が上昇するのを見るのに慣れています。 しかし、光は微妙な効果も持つ可能性があります。 実際、光子は、他の方法では絶縁性の材料に自由電荷キャリアのペアを作成できます。 これが、太陽から電気エネルギーを収穫するために使用する太陽光発電パネルの基本原理です。 新たな工夫として、光によって引き起こされる材料の特性の変化をメモリデバイスで使用して、情報をより効率的に保存し、アクセスとコンピューティングを高速化することができます。 実際、これは私たちの社会の現在の課題のXNUMXつです。それは、エネルギー効率が高く、同時に高性能の市販の電子デバイスを開発できるようにすることです。 エネルギー消費量が少なく、高性能で汎用性のある小型の電子機器。 現在、バルセロナの材料科学研究所（ICMAB、CSIC）の研究者は、ナノテクノロジーと量子効果を利用するデバイスに統合された光応答性強誘電体材料を研究しています。 メモリエレメントは、不揮発性情報を個別の抵抗状態（ON / OFF）で保存するように設計されています。 適切に設計された場合、それらの電気抵抗はパルス光によって変調できることが発見されました。 これは、光パルスを印加するだけで、低抵抗状態から高抵抗状態に切り替えることができることを意味します。 「照明下で抵抗の変化を示す材料は豊富ですが、効果は通常揮発性であり、材料は一定の滞留時間後に初期状態に戻ります」と、ICMABの研究者であるIgnasi Fina、研究の共著者は述べています（ネイチャー·コミュニケーションズ, 「光強誘電体トンネル接合における抵抗の不揮発性光スイッチ」）。 「コンピューティングおよびデータストレージで使用されるデバイスの場合、電気抵抗の不揮発性光学制御が潜在的に重要です」と付け加えます。「不揮発性の場合、電力が供給されている場合でも、情報をデバイスに保存して保持できることを意味します。オフです」。
光子は、メモリデバイスのバイナリ0/1状態を反転させます。 （画像：ICMAB）現在、不揮発性データストレージに光信号を使用するには、オプトエレクトロニクスセンサーとメモリデバイスのXNUMXつの異なるデバイスが必要です。 ICMABの研究では、パルス光によって抵抗を変調できる単一の材料である光強誘電体材料にこれらの特性が見られます。 強誘電体材料は、電気的に切り替え可能な自発的な不揮発性電気分極を持っています。 適切な金属に挟まれたこのような材料の強誘電性超薄膜では、トンネル電流と呼ばれる量子力学的現象効果が現れます。 この効果により、真に絶縁性の強誘電体層を、分極の方向に応じた量の電荷電流が流れることができます。 探索されたデバイスでは、最初に電界をXNUMX回使用してON / OFF状態を書き込み、それを光刺激と組み合わせてON / OFF状態の変化を促進し、抵抗を可逆的に変調します（高から低、および逆に）。 これらのデバイスは、XNUMXつの主な理由でエネルギー効率が高くなっています。XNUMXつは、充電電流を流す必要がないため、メモリ状態が書き込まれるときにエネルギー消費が削減されることです。 第二に、情報は不揮発性で保存されるため、状態は保持され、たとえば、すべてのコンピュータの現在のRAMメモリで継続的に行われるように情報を更新（再書き込み）する必要はありません。 観測された光スイッチは、研究対象の材料に限定されるものではなく、この現象のさらなる調査への道を開きます。 将来のアプリケーションに関して、IgnasiFinaは次のことを想定しています。「調査対象のデバイスは光センサーとメモリ機能を組み合わせています。 さらに、調査で示されているように、デバイスはメモリスタのように動作します。 メモリスタは、受け取った刺激に応じて複数の耐性状態を表示できるデバイスであり、ニューロモーフィックコンピューティングシステムを開発するための基本的なデバイスのXNUMXつです。 したがって、開発されたデバイスは、システムが画像の認識を学習するニューロモーフィック視覚システムへの統合に関連して探求される道を開きます。」
出典：https：//www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=57060.php
