(Phys.org) -- In een poging om de kosten van het maken van flexibele WORM-geheugenapparaten (write-once-read-many) te verlagen, een team van onderzoekers uit Finland heeft een fabricageproces ontwikkeld dat duizenden van deze herinneringen in massa kan printen op een flexibel substraat. Omdat ze niet kunnen worden herschreven, WORM-geheugens zijn vooral handig voor fraudebestendige toepassingen, zoals elektronisch stemmen en het opslaan van medische dossiers.

De onderzoekers, Jaakko Leppäniemi, Tomi Mattila, Terho Kololuoma, Mika Suhonen, en Ari Alastalo van het VTT Technical Research Centre van Finland, hebben hun paper over het WORM-geheugenafdrukproces gepubliceerd in een recent nummer van: Nanotechnologie .

Het WORM-geheugen is een resistief geheugen waarin gegevens worden geschreven met een hoge resistieve '0'-status en een lage-resistieve '1'-status. Het uitlezen kan worden uitgevoerd met een apparaat dat de verschillende weerstanden meet door fysiek contact of capacitief door contactloos over het geheugen te vegen.

Om een ​​resistief WORM-geheugen te realiseren, de onderzoekers maakten stukjes uit een zilveren nanopasta-mengsel dat de voordelen combineert van twee verschillende commerciële inkten van Advanced Nano Products Ltd. Een van de inkten, DGP genoemd, heeft het voordeel dat het beschrijfbaar is met een matig elektrisch vermogen, maar heeft het nadeel van instabiliteit als gevolg van het verliezen van weerstand door de hoogohmige '0'-toestand. De tweede inkt, genaamd DGH, heeft de tegenovergestelde eigenschappen:het vereist een hoog elektrisch vermogen om te schrijven, maar heeft een verbeterde stabiliteit op lange termijn. Hoewel geen van beide inkten op zich optimaal is voor het maken van geheugenbits, de onderzoekers ontdekten dat het combineren ervan het beste van twee werelden biedt:matig elektrisch vermogen om te schrijven en goede stabiliteit op lange termijn.

Wanneer gecombineerd, de twee inkten vormen een zelfgeorganiseerd netwerk, waarmee de onderzoekers de initiële geleidbaarheid en '0'-statusweerstand van de bits kunnen afstemmen. De onderzoekers konden de weerstand beheersen door te bepalen hoe gesinterd en dicht bij elkaar de nanodeeltjes zijn:de weerstand is hoog wanneer de deeltjes ongesinterd en goed gescheiden zijn, maar neemt af wanneer de deeltjes sinteren en samensmelten. Om de afstand tussen de deeltjes te regelen, de onderzoekers gebruikten nanodeeltjes ingekapseld met liganden om agglomeratie te voorkomen en de hoge resistieve '0'-toestand te creëren. Om de weerstand te verminderen, en dus overschakelen van de '0'-status naar de '1'-status, de onderzoekers verwijderden de inkapseling door te verwarmen met elektrische stroom. Door de hitte smelt het ligand, waardoor de niet-ingekapselde deeltjes samensmelten en sinteren, waar ze een hogere geleidbaarheid en een lagere weerstand bereiken.

Op deze manier, de techniek maakt het selectief en onomkeerbaar wijzigen van de weerstand van de bits mogelijk, een WORM-geheugenfunctie inschakelen. Zoals de wetenschappers hebben uitgelegd, zo'n geheugen heeft belangrijke voordelen voor gebruik in de echte wereld.

“Het voordeel van het geheugen ligt in de verwerkbaarheid, ” vertelde Leppäniemi Phys.org . “De geheugens kunnen worden geprint met high-throughput-methoden en de biteigenschappen kunnen worden aangepast door de samenstelling van de bitinkt te veranderen. Ook, het resistieve geheugen biedt eenvoudige, niet-destructieve uitlezing in vergelijking, bijvoorbeeld, naar afdrukbare ferro-elektrische geheugens met willekeurige toegang.”

Op het gebied van stabiliteit, de onderzoekers zagen het begin van een langzame afname van de weerstand na vier maanden bewaren in het donker met een droogmiddel bij omgevingscondities. De daling was het gevolg van de minder stabiele '0'-toestand als gevolg van zelf-sintering, waardoor de weerstand verminderde. Echter, zelfs na de 19 maanden van monitoring, de onderzoekers beschreven de bits als het handhaven van een goede '0'-statusstabiliteit. In tegenstelling tot, bij blootstelling aan een hoge temperatuur van 85 °C (185 °F) en een hoge relatieve vochtigheid van 85%, de weerstand onderging een snelle daling in minder dan drie uur.

Om een ​​eenvoudige toepassing van het WORM-geheugen te demonstreren, de onderzoekers, samen met Stora Enso Oyj, vervaardigd 1, 000 elektrische vragenlijstkaarten voor de Printed Electronics Europe 2011-conferentie die aanwezigen gebruikten om te stemmen voor de beste stand op de conferentie. Een flexibele bedrukte batterij leverde de kleine schrijfspanning (minder dan 10 volt), en een LED in de kaart gaf de succesvolle druk op een knop aan. De vragenlijstkaarten vertegenwoordigen slechts één mogelijk gebruik van het WORM-geheugen, die de onderzoekers in de toekomst hopen te verbeteren.

"Het doel is om logica voor het adresseren van gedrukt geheugen te bieden en hogere bithoeveelheden te bereiken, ' zei Leppäniemi. “Ook, het verbeteren van de stabiliteit op lange termijn via een goede inkapseling vereist verdere aandacht.”

Copyright 2012 Phys.org
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.