Американские физики использовали оксид кремния и графен для создания гибких и полностью прозрачных модулей памяти, которые могут быть интегрированы в прозрачные экраны и другие устройства вывода информации, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

За последнее десятилетие ученые и инженеры разработали множество технологий, позволяющих производить полностью или частично прозрачные дисплеи, электронику и прочие компоненты сложных цифровых устройств. Так, в июле 2011 года физики из США представили миру прозрачные литий-ионные батареи, а в ноябре этого же года – контактные линзы с встроенным дисплеем.

Группа физиков под руководством Джеймса Тура (James Tour) из университета Райса в Хьюстоне (США) добавила к числу прозрачной электроники и ячейки памяти, научившись временно превращать оксид кремния в проводник и возвращать его в исходное состояние.

Как объясняют физики,

разработчики прозрачной памяти всегда сталкиваются с проблемой потери информации при отключении устройства от источника питания. Это происходит из-за того, что отдельные ячейки памяти теряют электрический заряд при взаимодействии с фотонами видимого света.

Тур и его коллеги решили эту проблему, адаптировав технологию резистивной оперативной памяти для работы в условиях полной прозрачности. Ячейки памяти в таких устройствах способны переключаться при подаче внешнего напряжения между двумя состояниями – высокой и низкой проводимости. Эти состояния и обозначают содержимое ячейки – логические «0» и «1».

Авторы статьи смогли реализовать этот эффект в прозрачных листах оксида кремния при помощи тончайших электродов, изготовленных из полосок графена.

Модуль памяти Тура и его коллег представляет собой плоский лист пластика, на который нанесены полоски из прозрачного диоксида кремния (SiO₂). На нижнюю и верхнюю стороны кремниевого «лабиринта» наклеиваются полоски из графена, играющие роль считывающих и записывающих компонентов памяти. При подаче напряжения на графен атомы кислорода в SiO₂ «сдвигаются», и на месте диэлектрика в виде оксида кремния остается тонкая полоска проводника в виде чистого кремния. Импульс тока на другом электроде возвращает этот участок в исходное положение.

По словам ученых,

такая конструкция практически беспрепятственно пропускает свет – ее коэффициент прозрачности превышает 90%. Их производство достаточно дешево и эффективно с экономической точки зрения – даже при «ручной» сборке в условиях лаборатории свыше 65% изготовленных модулей памяти были исправны.

Как утверждают исследователи,

минимальный размер ячейки памяти составляет 5 нанометров, что заметно меньше сегодняшних промышленных стандартов в области производства памяти – 22, 28 и 32 нанометра.

Это увеличивает перспективность изобретения Тура и его коллег, так как дальнейшая миниатюризация «обычной» кремниевой микроэлектроники крайне затруднена из-за больших токов утечки и тепловыделения.

Физики полагают, что их детище может найти свое применение при создании прозрачных экранов на лобовом стекле автомобилей, фонаре кабины самолетов и даже на обычных и солнцезащитных очках.