211service.com
Tiny Etch-a-Sketch
Het is misschien wel de kleinste Etch-a-Sketch ter wereld. Onderzoekers hebben een nieuwe techniek gedemonstreerd die kan worden gebruikt om herschrijfbare logische circuits en dichter computergeheugen te creëren. Met behulp van een atomaire krachtmicroscoop (AFM) waren de onderzoekers in staat om draden en stippen van nanoformaat te tekenen die herhaaldelijk konden worden gewist en geschreven.
Kleine draadjes: Met behulp van de nanoschaalpunt van een atomaire krachtmicroscoop (AFM) konden onderzoekers minuscule, elektrisch geleidende paden tekenen in een materiaal gemaakt van twee typisch niet-geleidende oxiden. Ze hebben de draden gewist met behulp van de AFM-tip of een explosie van blauw licht.
Geleid door Jeremy Levy van de Universiteit van Pittsburgh, gebruikten de onderzoekers een AFM-punt als een potlood en tekenden elektrisch geleidende paden - die werken als metalen draden - op een speciaal materiaal. De lijnen waren zo dun als drie nanometer, waardoor ze aanzienlijk smaller waren dan de lijnen die kunnen worden getrokken met behulp van elektronenstraallithografie - een van de meest nauwkeurige technieken om apparaten uit silicium te etsen.
De onderzoekers gebruikten een tweelaags materiaal ontwikkeld door de groep van Jochen Mannhart aan de Universiteit van Ausberg, in Duitsland. De basis is gemaakt van strontiumtitanaatkristal, met daarop een dun laagje lanthaanaluminaat. De interface tussen de twee materialen kan worden omgeschakeld van isolerend naar geleidend door een spanning over de interface aan te leggen.
De groepen van Levy en Mannhart werkten samen aan een project om fijne geleidende lijnen op het grensvlak te tekenen door het oppervlak van het materiaal te onderzoeken met een AFM, die een punt op nanoschaal heeft die een spanning over een klein gebied kan aanbrengen. De lijnen die de groepen trokken waren zowel fijn als lang; hun lengte werd alleen beperkt door hoe ver de AFM-tip zou scannen.
Levy en zijn collega's toonden aan dat het omkeren van de spanning en het slepen van de AFM-tip over een draad het doorsneed, waardoor de geleiding werd verbroken. Door te meten hoe ver ze de punt moesten slepen om de draad door te snijden, konden ze de breedte van de draad inschatten. Door het materiaal aan blauw licht bloot te stellen, werden ook alle draden gewist die in het materiaal waren getrokken.
Het feit dat het herschrijfbaar is, is erg belangrijk, zegt Harold Hwang van de Universiteit van Tokio in Japan, die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek. In een conventioneel halfgeleiderapparaat, als je het apparaat eenmaal hebt gefabriceerd, is dat alles.
Door deze geleidende patronen te kunnen tekenen, kunnen onderzoekers circuits maken die direct opnieuw kunnen worden geconfigureerd, zegt Levy. De onderzoekers toonden ook aan dat de draden mogelijk als transistors kunnen werken. Hoewel het moeilijk voor te stellen is dat ze frontaal concurreren met de goed ontwikkelde technieken voor siliciumchips, zegt Levy, zou de techniek kunnen worden gebruikt voor geheugen met hoge dichtheid.
Door een spanningspuls door de AFM-tip te sturen, kunnen we op zeer kleine schaal geïsoleerde eilanden schrijven, in de orde van grootte van een paar nanometer, zegt Levy. Het is ongeveer 100 keer hogere dichtheid dan wat je kunt doen met magnetische materialen, de basis voor de gegevensopslag van vandaag.
Levy vindt het opwindend dat het materiaal geleidende draden en transistors kan vormen en mogelijk informatie kan opslaan. Meestal worden deze dingen gedaan met verschillende materialen, totaal verschillende platforms. Maar hier is het allemaal in hetzelfde materiaal. Ook hebben onderzoekers enig succes gehad met het kweken van strontiumtitanaat bovenop silicium, zegt Levy, dus het zou mogelijk kunnen zijn om het nieuwe materiaal te integreren met bestaande siliciumchips.
De studie, die onlangs werd gepubliceerd in Natuurmaterialen , ontdekte dat de draden en stippen minstens 24 uur in hun staat bleven. Levy denkt dat ze veel langer meegaan en test deze theorie momenteel uit.
Het soort dingen dat ze doen met de scanningsondes in dit artikel zijn relatief eenvoudig, zegt Stephen Streiffer van het Argonne National Laboratory in Illinois. Hij voegt eraan toe dat onderzoekers arrays van AFM-tips op deze materialen moeten kunnen gebruiken om meerdere draden en punten tegelijk te tekenen.