Os pesquisadores do MIPT se uniram a colaboradores para uma demonstração bem-sucedida de memória magnetoelétrica de acesso aleatório (MELRAM). Uma transição para a memória magnetoelétrica pode permitir economias substanciais de energia, bem como a inicialização instantânea de dispositivos. Seu artigo foi publicado em Cartas de Física Aplicada .

Memória de acesso aleatório, ou RAM, é um dos principais componentes de qualquer computador ou smartphone. O tipo mais comum de RAM é conhecido como memória dinâmica de acesso aleatório, ou DRAM para breve. É uma memória semicondutora baseada em um princípio simples. Em DRAM, cada célula de memória consiste em um capacitor e um transistor. O transistor é usado para admitir corrente no condensador, permitindo que seja carregado e descarregado. A carga elétrica do capacitor armazena informações binárias, que é convencionalmente representado como zeros (sem carga) e uns (com carga).

"A tecnologia RAM tem avançado rapidamente, com os módulos de memória cada vez mais rápidos. Contudo, este tipo de memória tem uma grande limitação que não pode ser superada:sua baixa eficiência energética, "diz o investigador principal Sergei Nikitov do MIPT." Neste artigo, apresentamos a célula de memória magnetoelétrica. Isso reduzirá o consumo de energia de leitura e gravação de bits por um fator de 10, 000 ou mais. "

Uma célula MELRAM consiste em dois componentes com propriedades notáveis. O primeiro é um material piezoelétrico. A piezoeletricidade é uma propriedade de certos materiais que são deformados em resposta à voltagem aplicada e, por outro lado, gerar tensão sob estresse mecânico. O outro componente MELRAM é uma estrutura em camadas caracterizada por uma alta magnetoelasticidade - a dependência da magnetização na deformação elástica. Porque a estrutura é anisotrópica, ou seja, é organizado de maneira diferente ao longo de diferentes eixos, - pode ser magnetizado ao longo de duas direções que correspondem ao zero lógico e um em código binário. Em contraste com a RAM dinâmica, as células de memória magnetoelétrica são capazes de manter seu estado:não precisam ser reescritas continuamente e não perdem informações quando a energia é cortada.

"Construímos uma peça de teste com cerca de um milímetro de diâmetro e mostramos que funciona, "diz Anton Churbanov, um Ph.D. estudante do Departamento de Eletrônica Física e Quântica, MIPT. "É importante notar que as estruturas que usamos podem servir como base para células de memória nanométricas, cujas dimensões são semelhantes às das células RAM regulares. "

No cerne do estudo está um novo mecanismo de leitura de dados, fornecendo uma alternativa aos sofisticados sensores de campo magnético usados ​​nas células MELRAM anteriores, que não permitem uma redução de escala fácil. Os pesquisadores encontraram uma maneira mais simples de ler as informações, que não requer tais arranjos complicados. Quando uma voltagem é aplicada à célula de memória, a camada piezoelétrica da estrutura é deformada. Dependendo da natureza da cepa, magnetização assume uma orientação particular, armazenamento de informações. A mudança de orientação do campo magnético dá origem ao aumento da tensão na amostra. Ao detectar esta tensão, o estado da célula de memória pode ser determinado. Mas a operação de leitura pode afetar a magnetização; Portanto, é necessário comprometer novamente o valor que foi lido para a célula de memória.

Os autores do artigo afirmam que sua solução pode ser reduzida sem qualquer efeito adverso em sua eficiência. Isso torna o MELRAM promissor para aplicativos de hardware de computação que exigem baixo consumo de energia.