Zwitserse wetenschappers hebben twee materialen met voordelige elektronische eigenschappen - grafeen en molybdeniet - gecombineerd tot een flashgeheugen-prototype dat veelbelovend is in termen van prestaties, maat, flexibiliteit en energieverbruik.

Na de molybdenietchip, we hebben nu molybdeniet flash-geheugen, een belangrijke stap voorwaarts in het gebruik van dit nieuwe materiaal in elektronicatoepassingen. Het nieuws is nog indrukwekkender omdat wetenschappers van EPFL's Laboratory of Nanometer Electronics and Structures (LANES) met een echt origineel idee kwamen:ze combineerden de voordelen van dit halfgeleidende materiaal met die van een ander verbazingwekkend materiaal - grafeen. De resultaten van hun onderzoek zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano .

Twee jaar geleden, het LANES-team onthulde de veelbelovende elektronische eigenschappen van molybdeniet (MoS2), een mineraal dat zeer overvloedig in de natuur voorkomt. Enkele maanden later, ze demonstreerden de mogelijkheid om een ​​efficiënte molybdenietchip te bouwen. Vandaag, ze zijn nog verder gegaan door het te gebruiken om een ​​flash-geheugenprototype te ontwikkelen - dat wil zeggen, een cel die niet alleen gegevens kan opslaan, maar ook kan onderhouden bij afwezigheid van elektriciteit. Dit is het soort geheugen dat wordt gebruikt in digitale apparaten zoals camera's, telefoons, laptopcomputers, printers, en USB-sleutels.

Een ideale "energieband"

"Voor ons geheugenmodel we hebben de unieke elektronische eigenschappen van MoS2 gecombineerd met de verbazingwekkende geleidbaarheid van grafeen, " legt Andras Kis uit, auteur van de studie en directeur van LANES.

Molybdeniet en grafeen hebben veel gemeen. Beide zullen naar verwachting de fysieke beperkingen van onze huidige siliciumchips en elektronische transistors overtreffen. Hun tweedimensionale chemische structuur - het feit dat ze bestaan ​​uit een laag van slechts één atoom dik - geeft ze een enorm potentieel voor miniaturisatie en mechanische flexibiliteit.

Hoewel grafeen een betere geleider is, molybdeniet heeft voordelige halfgeleidende eigenschappen. MoS2 heeft een ideale "energieband" in zijn elektronische structuur die grafeen niet heeft. Hierdoor kan hij heel gemakkelijk van een "aan" naar een "uit" toestand schakelen, en dus minder stroom verbruiken. Samen gebruikt, de twee materialen kunnen zo hun unieke voordelen combineren.

Als een broodje

Het transistorprototype ontwikkeld door LANES is ontworpen met behulp van "veldeffect" -geometrie, een beetje als een boterham. Middenin, in plaats van silicium, een dunne laag MoS2-kanalen elektronen. Onder, de elektroden die elektriciteit overbrengen naar de MoS2-laag zijn gemaakt van grafeen. En bovenop, de wetenschappers omvatten ook een element dat bestaat uit verschillende lagen grafeen; dit vangt elektrische lading op en slaat zo geheugen op.

"Door deze twee materialen te combineren, hebben we grote vooruitgang geboekt op het gebied van miniaturisatie, en ook met behulp van deze transistors kunnen we flexibele nano-elektronische apparaten maken, " legt Ki uit. Het prototype slaat een beetje geheugen op, net een als een traditionele cel. Maar volgens de wetenschapper omdat molybdeniet dunner is dan silicium en dus gevoeliger voor lading, het biedt een groot potentieel voor efficiëntere gegevensopslag.