Universitair hoofddocent Yang Hyunsoo van de National University of Singapore leidde een onderzoeksteam om met succes een krachtige magnetische geheugenchip in te bedden in een flexibel plastic materiaal. Deze kneedbare geheugenchip is een doorbraak in de flexibele elektronicarevolutie, en brengt onderzoekers een stap dichter bij het maken van flexibele, draagbare elektronica een realiteit in de nabije toekomst.

Het ziet eruit als een klein stukje transparante film met kleine gravures erop, en is flexibel genoeg om in een buis te worden gebogen. Nog, dit stuk "slimme" plastic vertoont uitstekende prestaties op het gebied van gegevensopslag en verwerkingsmogelijkheden. Deze nieuwe uitvinding, ontwikkeld door onderzoekers van de National University of Singapore (NUS), begroet een doorbraak in de flexibele elektronica-revolutie, en brengt onderzoekers een stap dichter bij het maken van flexibele, draagbare elektronica een realiteit in de nabije toekomst.

De technologische vooruitgang wordt bereikt in samenwerking met onderzoekers van Yonsei University, Universiteit Gent en Singapore's Institute of Materials Research and Engineering. Het onderzoeksteam heeft met succes een krachtige magnetische geheugenchip ingebed op een flexibel plastic materiaal, en deze kneedbare geheugenchip zal een cruciaal onderdeel zijn voor het ontwerp en de ontwikkeling van flexibele en lichtgewicht apparaten. Dergelijke apparaten hebben een groot potentieel in toepassingen zoals auto's, gezondheidszorg elektronica, industriële motorbesturing en robotica, industrieel energie- en energiebeheer, evenals militaire en elektronische systemen.

Het onderzoeksteam, onder leiding van universitair hoofddocent Yang Hyunsoo van de afdeling Electrical and Computer Engineering aan de NUS-faculteit Ingenieurswetenschappen, publiceerden hun bevindingen in het tijdschrift Geavanceerde materialen op 6 juli 2016.

Flexibel, krachtige geheugenapparaten een belangrijke factor voor flexibele elektronica

Flexibele elektronica is de laatste tijd onderwerp van actief onderzoek geworden. Vooral, flexibele magnetische geheugenapparaten hebben veel aandacht getrokken omdat ze de fundamentele component zijn die nodig is voor gegevensopslag en -verwerking in draagbare elektronica en biomedische apparaten, die verschillende functies vereisen, zoals draadloze communicatie, informatieopslag en codeverwerking.

Hoewel er veel onderzoek is gedaan naar verschillende soorten geheugenchips en materialen, er zijn nog steeds aanzienlijke uitdagingen bij het fabriceren van hoogwaardige geheugenchips op zachte substraten die flexibel zijn, zonder prestatie op te offeren.

Om de huidige technologische uitdagingen aan te gaan, het onderzoeksteam, onder leiding van Assoc Prof Yang, ontwikkelde een nieuwe techniek om een ​​krachtige magnetische geheugenchip te implanteren op een flexibel plastic oppervlak.

Het nieuwe apparaat werkt op magnetoresistief willekeurig toegankelijk geheugen (MRAM), die een op magnesiumoxide (MgO) gebaseerde magnetische tunneljunctie (MTJ) gebruikt om gegevens op te slaan. MRAM presteert in veel opzichten beter dan conventionele RAM-computerchips (Random Access Memory). inclusief de mogelijkheid om gegevens te bewaren nadat een stroomvoorziening is uitgeschakeld, hoge verwerkingssnelheid, en een laag stroomverbruik.

Nieuwe techniek om MRAM-chip op een flexibel plastic oppervlak te implanteren

Het onderzoeksteam liet de op MgO gebaseerde MTJ eerst groeien op een siliciumoppervlak, en vervolgens het onderliggende silicium weggeëtst. Met behulp van een transferdrukbenadering, het team implanteerde de magnetische geheugenchip op een flexibel plastic oppervlak gemaakt van polyethyleentereftalaat, terwijl het de hoeveelheid spanning die werd veroorzaakt door het plaatsen van de geheugenchip op het plastic oppervlak onder controle hield.

Assoc Prof Yang zei:"Onze experimenten toonden aan dat de tunnelmagnetische weerstand van ons apparaat tot 300 procent kon oplopen - het is als een auto met buitengewone niveaus van pk's. We zijn er ook in geslaagd om de abruptheid van het schakelen te verbeteren. Met al deze verbeterde functies, de flexibele magnetische chip is in staat om data sneller over te dragen."

In een commentaar op de betekenis van de doorbraak, Assoc Prof Yang zei:"Flexibele elektronica wordt in de nabije toekomst de norm, en alle nieuwe elektronische componenten moeten compatibel zijn met flexibele elektronica. Wij zijn het eerste team dat magnetisch geheugen fabriceert op een flexibel oppervlak, en deze belangrijke mijlpaal geeft ons de impuls om de prestaties van flexibele geheugenapparaten verder te verbeteren en bij te dragen aan de flexibele elektronica-revolutie."

Assoc Prof Yang en zijn team hebben onlangs patenten in de Verenigde Staten en Zuid-Korea gekregen voor hun technologie. Ze voeren experimenten uit om de magnetoweerstand van het apparaat te verbeteren door het niveau van spanning in zijn magnetische structuur te verfijnen, en ze zijn ook van plan hun techniek toe te passen in verschillende andere elektronische componenten. Het team is ook geïnteresseerd in samenwerking met industriële partners om verdere toepassingen van deze nieuwe technologie te onderzoeken.