Wetenschappers van het Dresden Integrated Centre for Applied Physics and Photonic Materials (IAPP) en het Centre for Advancing Electronics Dresden (cfaed) aan de TU Dresden hebben een nieuwe opslagtechnologie ontwikkeld op basis van de combinatie van een organische lichtgevende diode (OLED) en een isolator.

Dit apparaat maakt het mogelijk om opgeslagen informatie zowel optisch als elektrisch uit te lezen. Bovendien, de informatie kan in gedeelten worden toegevoegd, zodat verschillende opslagstatussen in één apparaat kunnen worden toegewezen. De resultaten zijn nu gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Geavanceerde functionele materialen .

Een andere nieuwigheid had betrekking op de metingen in de testreeks:ze werden uitsluitend uitgevoerd met behulp van de innovatieve "SweepMe!" meetsoftware, die is ontwikkeld door een IAPP/cfaed start-up met dezelfde naam.

Dit verhaal begon een paar jaar geleden in 2015. Twee wetenschappers van de CFA, beide experts op het gebied van organische elektronica, waren op weg naar een conferentie in Brazilië, inclusief een lange busrit naar de locatie Porto de Galinhas. Er was genoeg tijd om te praten. En zo gebeurt het dat een van de twee - prof. Stefan Mannsfeld (voorzitter van Organic Devices, cfaed/IAPP) deelde het idee met de andere - Dr. Axel Fischer (voorzitter van Organic Semiconductors, IAPP) waarmee hij al een tijdje bezig was.

De combinatie van een conventionele organische lichtemitterende diode (OLED's) met een isolatorlaag zou moeten resulteren in een opslageenheid vanwege de specifieke fysieke effecten van de gebruikte materialen, waarop zowel met licht als met elektrische signalen kan worden geschreven en uitgelezen:als het ware een onrechtmatig gebruik van de OLED-technologie. Zoals later bleek, de twee waren een perfecte match - Dr. Fischer bevestigde dat de nodige technologieën en ervaring al beschikbaar waren bij de IAPP - en dus was het onderzoek naar dit idee slechts een kwestie van tijd. Yichu Zheng op de leerstoel van prof. Mannsfeld was een geschikte kandidaat om haar proefschrift aan dit onderwerp te wijden.

Opslaan en lezen - met licht en elektriciteit

De resultaten van dit werk zijn nu beschikbaar en zijn zojuist gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde functionele materialen . De wetenschappers beschrijven een nieuw type programmeerbaar organisch capacitief geheugen, dat is een combinatie van een OLED en een MOS-condensator (MOS =metaaloxide halfgeleider). De opslageenheid genaamd "pinMOS" is een niet-vluchtige geheugencondensator met een hoge herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid. Het bijzondere is dat pinMOS meerdere toestanden kan opslaan, omdat kosten in controleerbare hoeveelheden kunnen worden toegevoegd of verwijderd. Een ander aantrekkelijk kenmerk is dat dit eenvoudige, op diodes gebaseerde geheugen zowel elektrisch als optisch kan worden beschreven en gelezen. Momenteel, een levensduur van meer dan 104 lees-schrijf-wiscycli wordt bereikt, en de geheugenstatussen kunnen gedurende 24 uur worden gehandhaafd en gedifferentieerd. De resultaten laten zien dat het pinMOS-geheugenprincipe als betrouwbaar capacitief opslagmedium veelbelovend is voor toekomstige toepassingen in elektronische en fotonische circuits zoals neuromorfe computers of visuele opslagsystemen. De co-auteurs van het Weierstraß Institute Berlin (WIAS) konden bijdragen aan de precieze interpretatie van het functionele mechanisme door driftdiffusiesimulaties uit te voeren.

Een diode-condensatorgeheugen werd voor het eerst gepresenteerd in 1952 door Arthur W. Holt op een ACM-conferentie in Canada, maar pas nu wordt dit concept nieuw leven ingeblazen door het gebruik van organische halfgeleiders, aangezien alle functies van een discrete verbinding van diodes en condensator kunnen worden geïntegreerd in een enkele geheugencel.

Meten met SweepMe! Een innovatieve aanpak voor het laboratorium

Alle metingen binnen dit onderzoek zijn uitgevoerd met de nieuwe laboratorium meetsoftware "SweepMe! Deze software is ontwikkeld door een start-up, dat een spin-off is van de TU Dresden. De natuurkundigen Axel Fischer en Felix Kaschura, die hun doctoraat behaalden aan de TUD, hebben SweepMe! in 2018 op de IAPP.

Dit onderzoek bewees hoe veelzijdig SweepMe! kan zijn. Of het nu gaat om het meten van spanningsafhankelijke en tijdsafhankelijke capaciteiten, het creëren van stroom-spanningskarakteristieken, de combinatie van signaalgenerator en oscilloscoop of het verwerken van beelden van een industriële camera - alles werd gerealiseerd met slechts dit ene softwarepakket. Zelfs geavanceerde parametervariaties, wat normaal gesproken een aanzienlijke programmeerinspanning zou vergen, op zeer korte tijd gerealiseerd kunnen worden. Sinds oktober 2019, Veeg Mij! is wereldwijd gratis verkrijgbaar.