柔性非易失性存储器研究取得突破

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插图作者: Paolo Samori/斯特拉斯堡大学&法国国家科学研究中心(CNRS)

蓝光和绿光分别用于在柔性晶体管设备上写入和擦除信息。半导体聚合物基质中包含的分子开关在它的两种形式中进行可逆转换:与穿过半导体的电流相互作用(被捕获)或者不发生相互作用。

应用于柔性电子产品的有机纳米材料研究的持续性突破,使得观察者们绞尽脑汁地思考:为什么我们没能看到这些技术被更多地应用于可穿戴电子设备上。这个问题在于,虽然我们可以用有机纳米材料制造柔性逻辑电路和显示屏,但是实现具有实用意义写入/擦除速度的柔性非易失性存储器还有很长一段路要走。

目前,来自斯特拉斯堡大学和法国国家科学研究中心(CNRS)的一个研究团队与来自柏林洪堡大学以及斯洛文尼亚的新戈里察大学的研究者合作,开发出了一种可能改变可穿戴电子设备格局的由有机纳米材料制成的柔性非易失性光存储薄膜晶体管器件。

到目前为止,研制柔性有机存储器的主要挑战在于创造一个不会随时间推移而丢失数据(稳定性)的、柔韧的、允许反复写入/擦除(持久力)的稳定系统。

这个国际研究团队克服了所有这些障碍,但他们希望有更多的突破。“我们希望每个器件可以存储不止一个比特(多级操作);我们实现了8个比特的存储,”文章作者之一,来自CNRS的研究员Emanuele Orgiu在接受 IEEE综览(IEEE Spectrum)的邮件采访时说道。

“除此之外,我们的器件可以直接在塑料基板上从溶液中制得,并且它们的响应时间非常短(在纳秒级)—这是一个对于响应时间很长(大于一毫秒)的有机半导体来说急需的特性,” Orgiu补充道。

在一篇发表在[url=]《纳米科技》(《自然》杂志子刊 ,Nature Nanotechnology)的文章中,研究团队解释道:我们可以通过使用二芳基乙烯(DAEs)分子制作器件来实现所有这些特性。DAEs可以在两种状态之间转换(称为打开或关闭形式)。从写入到擦除的转换则只需要改变入射到材料表面的光的波长(蓝光写入,绿光擦除)。

“我们研究中使用的DEAs特别适合非易失性数据存储,因为它们的两种形式在各种环境条件下都是稳定的,”另一个来自CNRS的研究员Tim Leydecker解释道。“并且,即使被嵌入在半导体聚合物基质中,它们也可以进行相互切换, 未来有望用于制造柔性薄膜。”

来自CRNS的Paolo Samorì解释道:DAE分子对3纳秒激光脉冲的快速响应使得它们与现代电子器件有相同的竞争力。他还补充道:DAE分子的另一个优点是响应光照进行转换的分子数可以被**控制,这是在多级存储中提高数据密度的关键要求。

他们目前所制作的器件是实验室样机,因此面积相对较大,有1平方毫米。毫无疑问,要使其成为商业产品,微型化以及合适的封装是非常重要的。然而,研究者已经着眼于此,并计划持续测试器件在封装后的表现及稳定性。研究团队还将检查生产工艺与工业产值的兼容性,例如滚动式制造技术和喷墨打印。

来自柏林洪堡大学的研究员Stefan Hecht补充道:“其他有机电子元件(有机LED和有机场效应晶体管)的应用是非常重要的一步,因为整个系统都将从有机电子元件的优点中受益。”

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