Memory 26.11.2019, 14:44 Uhr

Speicherzelle mit festem Elektrolyten realisiert

Japanische Forscher haben DRAM-Speicher entwickelt die schneller und stromsparender sein. Vom Aufbau her gleichen sie zudem Lithium-Ionen-Batterien.
Schaltkreis: Forscher revolutionieren Speicheraufbau
(Quelle: Geralt/Pixabay)
Nach dem Vorbild der Lithium-Ionen-Batterie mit festem Elektrolyten haben Forscher des Tokyo Institute of Technology und der University of Tokyo die Zelle eines dynamischen Datenspeichers (DRAM) gebaut. Er ist klein, schnell und verbraucht sehr wenig Energie. Ohne derartige Speicher ist kein modernes Computing möglich. Die Speicherchips werden auch in andere elektronische Geräte eingebaut, etwa in Drucker.

Einfache Sandwich-Bauweise

Die Zelle besteht aus drei übereinanderliegenden hauchdünnen Schichten, die auf einer Unterlage aus Glas platziert sind. Zuunterst findet sich eine Nickelschicht. Darauf liegt eine Lage Lithiumphosphat. Den Abschluss bildet Lithium. Es ist gewissermassen eine Miniaturbatterie, die blitzschnell zwischen «geladen» und «ungeladen» wechseln kann. Der eine Zustand steht für die digitale «Null», der andere für die «Eins». Millionen davon könnten einen DRAM bilden. Dass sich der Ladezustand so schnell ändern kann, liegt an der geringen Kapazität der Zelle. Die Änderung erfordert nur winzige Ströme.
Anfangs haben die Experten mit Gold als Unterschicht gearbeitet. Das funktionierte, doch einer kam auf die Idee, es einmal mit dem weitaus billigeren Nickel zu versuchen. Das war ein voller Erfolg. Die Eigenschaften der Zelle verbesserten sich drastisch. Die schnelle Speicherung und das schnelle Auslesen von Daten wird das gesamte Computersystem auf Tempo trimmen, meinen die Forscher. Zumal diese Zellen auf drei Spannungsniveaus Daten speichern können.

Durchbruch mit Nickel erzielt

Das Nickel bildet eine extrem dünne Oxidschicht am Übergang zum Lithiumphosphat. Das ist den Forschern nach einer der Gründe für den geringen Energiebedarf. «Das ist der bemerkenswerteste Fortschritt», so Taro Hitosugi, der die Zelle mit seiner wissenschaftlichen Hilfskraft Yuki Watanabe gebaut hat. Gold dagegen bildet an der Nahtstelle zum Lithiumphosphat eine vergleichsweise dicke Mischschicht aus, die den Energiebedarf erhöht.

Autor(in) Wolfgang Kempkens, pte


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