نانو حافظه های چند کاربردی (Nano Electronic Memory) با ساختار داخلی (SRAM و NRAM)

 

نانو لایه دی_الکتریک حایل بین بارهای مثبت و منفی است که ضخامت بسیار ناچیزی دارد. و نانو ماده  هم الکترولیتی است که حاوی یونهای مثبت و منفی است. با قراردادن پتانسیل بین الکترودهای خازن، یونهای منفی به سمت الکترود مثبت و یونهای مثبت به سمت الکترود منفی حرکت میکنند. نهایتا دو خازن، که به صورت سری به هم وصل شده اند، به دست میآید.نانو ساختارهای پشتیبان (حافظه های چند کاربردی NRAM) ساخت تراشه های حافظه ای از جنس نانولوله های کربنی میباشد، اگر چه کشف نانو لوله های کربنی کوچک اما بسیار مقاوم، انعطاف پذیر و رسانا با ابعادی در حد رشته های DNA بوده است و استفاده از مولکولهای آلی ریز شبه کلروفیلی به جای خازن های ذخیره بار در تراشه های حافظه از نوع DRAM و NRAM ،جذب کند. نانو بلورها  که کاربرد آن موجب افزایش طول عمر حافظه های فلش خواهد شد. و توسعه ی نوعی ماده مغناطیسی که براساس پروتئین فریتین (Ferritin) ساخته شده و  در ساخت دیسک درایو و تراشه های حافظه به کار خواهد رفت.تولید و ساخت حافظه ها یکی از بزرگترین بخشهای صنعتی است اما با مشکلات فنی متعددی نیز مواجه است؛ مشکلاتی از قبیل نشت بار از خازن، ساختارهایی با پیچیدگی فزآینده و نیز حساسیت به خطاهای جزئی ناشی از پرتوهای کیهانی. وجود چنین مشکلاتی سبب میشود تا سازندگان تراشه نتوانند بیش از این ابعاد تراشه های خود را کاهش دهند.

مسائل قابل توجه دیگری که در این زمینه وجود دارد، عبارتند از تراشه های SRAM مربوط به سلولهای بزرگ حافظه، مشکل قراردادن DRAM و حافظه فلش در کنار تراشه های منطقی و کندی زمان دسترسی به حافظه فلش و پایداری محدود آن است.هر نقطه کوانتومی شامل یک توپ مجزا چند صد اتمی است که می تواند یکی از دو حالت مغناطیسی را داشته باشد. این به آن ها اجازه می دهد که یک بیت اطلاعاتی (صفر یا یک) را در بر بگیرند، همان طور که در محاسبات ماشینی عرف است. در دیسک های سخت رایج، بیت های اطلاعاتی باید به اندازه کافی دور از هم قرار گرفته باشند تا تلافی نداشته باشند. نقاط کوانتومی به صورت واحدهای کاملا مستقلی عمل می کنند که از نظر ساختاری به هم متصل نیستند، بنابراین می توانند تا حدی به یکدیگر نزدیک تر شوند.

مدار های قدیمی روی تراشه ها به الکترون ها به عنوان حامل اطلاعات متکی هستند. در آینده فوتون هایی که اطلاعات را در مدار های نوری با سرعت نور انتقال می دهند نیز می توانند این وظیفه را بر عهده بگیرند. بلوک های ساختمانی اصلی چنین نانو تراشه های جدیدی منابع نور کوانتومی هستند که سپس به موجبر ها و آشکار ساز های نوری نانو کوانتومی متصل می شوند.در بلوک های ساختمانی نانو حافظه های کوانتومی مولکولی Nano mulcular quantum منابع نور باید به مدار های فوتونیک، مانند موجبر ها، جفت شوند تا محاسبات کوانتومی مبتنی بر نور را امکان پذیر کنند.عامل تعیین کننده در اینجا قرارگیری دقیق و قابل کنترل منابع نور است. در مواد سه بعدی معمولی. منابع نور کوانتومی فعالی مانند الماس یا سیلیکون نیز وجود دارد، اما نمی توان آنها را دقیقا در آنجا قرار داد.با بهره گیری از ساختار حافظه های نانو مولکولی (Nanomolecular memory) ، می توان اندازه بیت های حافظه را اساسا بیشتر کاست و به این وسیله چگالی حافظه مغناطیسی و کارایی آن را افزایش داد و هزینه و بهایش را پایین تر آورد. روش های لیتوگرافی نانویی هم اکنون برای مهیا کردن برخی حافظه های بسیار نیرومند به کار گرفته می شوند.علم و فناوری نانو الکترونیک امکانات حافظه های نانو (Nano molecular memory) متفاوتی ارائه می کنند. مثلا مواد فوتو شکستار ، نمایانگر فقط یک نوع حافظه اپتیکی اند. در واقع با استفاده از  فناوری نانو می توان ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات را در حد هزار برابر یا بیشتر افزایش داد.

ذخیره سازی اطلاعات مبحثی بسیار مهم و ضروری است که می تواند به روش های مختلفی از طریق حافظه های نانو مولکولی (Nanomolecular memory)  انجام شود.یکی از ابزار جدید ذخیره اطلاعات استفاده از نقاط کوانتومی نیکلی در اندازه های نانومتری است که انتظار می رود برای ذخیره کردن ترابایتی داده ها، مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به حافظه های نانو مولکولی (Nano molecular memory) پتانسیل بالایی برای فعالیت در این زمینه وجود دارد.هر نقطه کوانتومی شامل یک توپ مجزا چند صد اتمی است که می تواند یکی از دو حالت مغناطیسی را داشته باشد. این به آن ها اجازه می دهد که یک بیت اطلاعاتی (صفر یا یک) را در بر بگیرند، همان طور که در محاسبات ماشینی عرف است. در دیسک های سخت رایج، بیت های اطلاعاتی باید به اندازه کافی دور از هم قرار گرفته باشند تا تلافی نداشته باشند. نقاط کوانتومی به صورت واحدهای کاملا مستقلی عمل می کنند که از نظر ساختاری به هم متصل نیستند، بنابراین می توانند تا حدی به یکدیگر نزدیک تر شوند.در واقع با استفاده از  فناوری نانو می توان ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات را در حد هزار برابر یا بیشتر افزایش داد. ذخیره سازی اطلاعات مبحثی بسیار مهم و ضروری است که می تواند به روش های مختلفی از طریق ابر حافظه های نانو  انجام شود.یکی از ابزار جدید ذخیره اطلاعات استفاده از نقاط کوانتومی نیکلی در اندازه های نانومتری است که انتظار می رود برای ذخیره کردن ترابایتی داده ها، مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به ابر حافظه های نانو  پتانسیل بالایی برای فعالیت در این زمینه وجود دارد.

حافظه های نانو مولکولی (Nanomolecular memory) در ساخت نانو تکنولوژی کوانتومی بر اساس اصل تونل زنی الکترونی است. تئوری اصلی این است که ذره ای که در یک نانو حافظه تک بعدی محصور شده است نمی تواند فرار کند مگر اینکه الکترون راه خود را از محصور خارج کند. این پدیده ای است که فقط توسط مواد کوانتومی به نمایش گذاشته می شود و با هیچ ماده حجیمی دیده نمی شود. این اصل را می توان برای گنجاندن تمام 3 بعدی - به اصطلاح ذره در یک نانو حافظه سه بعدی - گسترش داد. مقدار محصور شدن الکترون وارد شده به یک ماده، بعد آن را تعیین می کند - زیرا ابعاد کوانتومی نسبت به محصور شدن الکترون (و در چند بعد الکترون ها در آن عمل می کنند) نسبی تر از آرایش فضایی اتمی است.نقاط کوانتومی احتمالا شناخته شده ترین ساختار کوانتومی در حافظه های نانو مولکولی (Nanomolecular memory) هستند. نکته جالب در مورد نقاط کوانتومی، این است که از نظر الکترونیکی، آنها در تمام سه بعدی محدود می شوند، بنابراین به عنوان مواد صفر بعدی طبقه بندی می شوند.