Memórias com grafeno – Saense
O grafeno, por ser bastante versátil, ainda possui grandes mistérios que vem sendo fruto de intensas pesquisas. Uma nova e excelente aplicação é em memórias resistivas. [1]
Pesquisadores chineses desenvolveram um novo tipo de memória para armazenamento de dados computacionais utilizando grafeno [2]. A memória em questão é baseada no estado de resistência elétrica (memristor [3]) e tem sido considerada muito promissora para a próxima geração de armazenamento de informações não voláteis (que não se perde ao desligar o computador) e simulação de rede neurais.
Nesse estudo, Yuhang e colaboradores construíram um dispositivo de dois terminais em formato semelhante a um sanduíche, em que para o eletrodo superior (a banda de cima do pão) foi utilizado prata (Ag), e para o eletrodo inferior (a banda de baixo do pão) eles utilizaram uma "mistura" de óxido com metal, mais precisamente óxido de titânio e estrôncio com umas mesclas aqui e ali de nióbio (Nb:SrTiO3 ou NSTO). O recheio desse sanduíche foi uma fina camada de grafeno e um polímero. Este polímero foi adequadamente colocado entre o eletrodo de baixo e o grafeno para evitar pequenas passagens de corrente elétrica (por tunelamento quântico) já que a camada de grafeno foi bastante fina.
A preparação do grafeno para compor o dispositivo foi baseada num método de "deposição por vapor químico", onde foi aplicada uma temperatura e então, após evaporados, os constituintes químicos se depositam num substrato (neste caso o NSTO).
Os testes como memória mostraram respostas claras entre dois estados de resistência elétrica, um estado altamente resistivo (podemos codificar como "bit 0" para uma informação binária) e outro estado condutor (bit 1). Para alternar entre esses dois estados foi aplicada uma varredura contínua de tensão elétrica entre 0 e +1,5 V para alcançar o bit 1, e entre 0 e -1,5 V para comutar para o bit 0. Após alcançar um dos dois estados de resistência, mesmo após 1000 segundos, as informações continuavam armazenadas sem mostrar tendências de sobreposição dos estados (deixar de estar condutor ou deixar de estar resistivo). Para melhor verificar a diferença entre os dois estados, dividindo matematicamente o valor de resistência elétrica quando o estado era bit 0 e quando era bit 1, o resultado mostrou uma razão de 10 vezes. Em outras palavras, quando o dispositivo armazenou uma informação tronando-se condutor, ele apresentou resistência elétrica dez vezes menor que a resistência quando era resistivo.
Esses pesquisadores ainda realizaram testes de fotovoltagem, nos quais o dispositivo foi iluminado com uma luz de LED (395 nm) e verificou-se as respostas quando a informação estava gravada ou não. A iluminação foi alternada entre LED aceso e apagado. Com iluminação, uma tensão elétrica surgiu no dispositivo para ambas situações de bit 0 ou bit 1. Porém, para o dispositivo no estado resistivo o valor de tensão foi maior quando iluminado. Estes dados revelam um efeito de geração de tensão com luz incidente, mas que não interfere nas informações gravadas.
Esta pesquisa demonstrou um avanço científico na área de nanotecnologia envolvendo memórias resistivas utilizando materiais de fronteira como o grafeno. O dispositivo estudado mostrou comportamentos adequados de memória e efeitos fotovoltaicos, que podem trazer melhorias para aplicações tecnológicas e comerciais na área de armazenamento de informações computacionais com desenvolvimento de memórias resistivas na escala nanométrica.
[1] Crédito da imagem: AlexanderAIUS (Wikimedia Commons), CC BY-SA 2.0. https://www.flickr.com/photos/uclmaps/11925595493.
[2] Wang Yuhan et al. Non-destructive photovoltaic reading of interface type memristors using graphene as transparent electrode. Journal of Alloys and Compounds 10.1016/j.jallcom.2018.01.044 (2018).
[3] Adolfo Melo. As máquinas podem ter sinapses eletrônicas. Saense. http://www.saense.com.br/2018/03/as-maquinas-podem-ter-sinapses-eletronicas/. Publicado em 30 de março (2018).
Como citar este artigo: Adolfo Melo. Memórias com grafeno. Saense. http://saense.com.br/2018/11/memorias-com-grafeno/. Publicado em 27 de novembro (2018).