Обычная флеш-память хранит информацию на кремниевых транзисторах. Широкое распространение она получила благодаря тому, что данные можно записать и считать быстро, при этом вся информация сохраняется на носителе даже при выключенном питании. Сейчас такими чипами оборудованы портативные видеокамеры и MP3-плееры, карты памяти, не говоря уже о вездесущих USB-накопителях.
Группа профессора Такао Сомеи решила построить органический аналог флеш-памяти. В устройстве на подложке из полиэтилен-нафталата (PEN) расположился массив ячеек памяти (26 x 26 штук).
Подложка настолько гибкая, что может быть согнута до шестимиллиметрового радиуса, при этом не возникает никаких механических или электрических помех.
Устройство называется «органической флеш-памятью», потому что основано на транзисторах с плавающим затвором, тем же типом, что используется в кремниевой флеш-памяти.
Плавающий затвор (FG) отделён от всех остальных частей транзистора непроводящим материалом, который изолирует FG и позволяет ему сохранять заряд, а значит, и данные: в кремниевых устройствах – на годы. При приложении высокого напряжения электрический заряд «записывается» на FG и остается там, пока не прикладывается напряжение противоположной полярности (заряд «стирается»).
Сомея отмечает, что основное препятствие на пути инженеров, желающих создать органический аналог флеш-памяти, — необходимость подобрать подходящий изолирующий материал. С одной стороны, его слой должен быть достаточно тонким, чтобы пропустить заряд к плавающему затвору, с другой – он не должен плавиться при сборке изделия.
Японцы в качестве диэлектрического затвора использовали самоорганизующийся монослой (SAM) толщиной 2 нанометра и слой оксида алюминия толщиной 4 нм (последний образовывался при окислении поверхности алюминиевого плавающего затвора).
Чтобы стереть данные, необходимо приложить напряжение 6 вольт, чтобы считать – 1 В. Эти значения ниже параметров, полученных ранее, что является несомненным достоинством новинки.
Количество поддерживаемых циклов записи-перезаписи памяти составляет около 1000, что значительно ниже обычных для кремниевых аналогов 100 тысяч. Еще одним недостатком органической флеш-памяти является короткий срок хранения данных – всего 24 часа. Однако японские ученые собираются продлить его, использовав SAM с более длинными молекулами, а также уменьшив размеры самих транзисторов.