ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक डेटा स्टोरेज अनुप्रयोगों के लिए बहुस्तरीय क्षमता के साथ एक नई फोटोनिक मेमोरी विकसित की गई है

टिन ऑक्साइड तिरछी नैनोरोड व्यूह रचना पर आधारित एक नई फोटोनिक, कार्यात्मक मेमोरी, जिसमें स्विचिंग विशेषताओं को संशोधित करने के लिए ऑप्टिकल और इलेक्ट्रिकल उत्तेजना दोनों का उपयोग किया जा सकता है, जो उच्च घनत्व और उच्च दक्षता कंप्यूटिंग प्रणाली विकसित करने की क्षमता दिखाता है।

वर्तमान में, दुनिया भर में विभिन्न अनुसंधान समूह गैर-वाष्पशील, अल्ट्राफास्ट, विश्वसनीय, कार्यात्मक मेमोरी प्रणाली को डिजाइन और साकार कर रहे हैं जो पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित फ्लैश मेमोरी से बेहतर प्रदर्शन करते हैं। इस बड़े डेटा युग में, डेटा भंडारण उपकरणों की एक नई श्रेणी का सख्ती से पालन किया जा रहा है, जो मौजूदा मेमोरी प्रौद्योगिकियों की भौतिक सीमाओं को पार कर सकती है। यादों की एक ऐसी श्रेणी को आमतौर पर मेमिस्टर (मेमोरी रेसिस्टर के लिए एक संक्षिप्त नाम) के रूप में जाना जाता है, जो विद्युत संकेतों के माध्यम से डेटा को स्टोर और प्रोसेस कर सकता है।

चित्र 1. (ए) क्रॉस-अनुभागीय एफईएसईएम छवि एसएनओएक्स झुकी हुई नैनोरॉड सरणी प्रदर्शित करती है। (बी) प्रकाश रोशनी पर अल / एसएनओएक्स / एफटीओ डिवाइस की योजनाबद्ध। (सी) विद्युत सेट और ऑप्टिकल रीसेट प्रक्रियाओं का प्रदर्शन करने वाले कई स्विचिंग चक्रों के लिए 365 एनएम प्रकाश रोशनी के तहत अल / एसएनओएक्स / एफटीओ उपकरणों में वैकल्पिक रूप से नियंत्रित प्रतिरोधक स्विचिंग।
हाल ही में, सेंटर फॉर नैनो एंड सॉफ्ट मैटर साइंसेज (सीईएनएस), बैंगलोर, विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी), भारत सरकार की एक स्वायत्त संस्था के शोधकर्ता ने टिन ऑक्साइड तिरछी नैनोरॉड सरणियों पर आधारित ऐसी कार्यात्मक मेमोरी तैयार की है जो उच्च घनत्व और उच्च कुशल कंप्यूटिंग प्रणाली के विकास के लिए बड़ी क्षमता दिखाती है। इस रेस्टिव मेमोरी में (गैर-रेखीय निष्क्रिय दो-टर्मिनल विद्युत घटक जो उच्च और निम्न प्रतिरोध राज्यों के बीच अपने आंतरिक प्रतिरोध को बदलता है), दोनों ऑप्टिकल और विद्युत उत्तेजनाओं का उपयोग बहुस्तरीय सेल ऑपरेशन सहित स्विचिंग विशेषताओं को संशोधित करने के लिए किया जा सकता है।
.स्वाति एस.पी., अथिरा एम., और एस. अंगप्पन की सीईएनएस टीम ने फोटोनिक मेमोरी विकसित की है जिसमें टिन ऑक्साइड तिरछी नैनोरोड सरणियों को एक सक्रिय परत के रूप में उपयोग किया जाता है। टिन ऑक्साइड नैनोसंरचना इलेक्ट्रॉन-बीम वाष्पीकरण द्वारा एक तकनीक के माध्यम से तैयार की जाती है जिसे ग्लान्सिंग एंगल डिपोजिशन (जीएलएडी) तकनीक कहा जाता है।
इलेक्ट्रॉन-बीम वाष्पीकरण एक भौतिक वाष्प जमाव विधि है जिसमें वांछित लक्ष्य सामग्री पर बमबारी करने के लिए एक फोकस्ड इलेक्ट्रॉन बीम बनाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप इसका वाष्पीकरण होता है और अंततः सब्सट्रेट पर लक्ष्य सामग्री का जमाव होता है। ग्लान्सिंग एंगल डिपोजिशन सब्सट्रेट के निर्देशांक (झुकाव और रोटेशन) में हेरफेर करके जटिल नैनोस्ट्रक्चर तैयार करने की सुविधा प्रदान करता है।
शोधकर्ताओं ने कम ऑपरेटिंग वोल्टेज, मध्यम चालू/बंद अनुपात (चालू स्थिति में वर्तमान के अनुपात को संदर्भित करता है (कम प्रतिरोध स्थिति - एलआरएस) को बंद स्थिति (उच्च प्रतिरोध स्थिति- एचआरएस) सहित स्मृति उपकरणों की अच्छी स्विचिंग, मेमोरी डिवाइस), लंबे समय तक सहनशक्ति, और अंधेरे में स्व-अनुपालन प्रभाव के साथ बेहतर प्रतिधारण विशेषताओं को देखा। दिलचस्प बात यह है, कि 107 से अधिक के बढ़े हुए चालू / बंद अनुपात के साथ एक असामान्य नकारात्मक फोटो प्रतिक्रिया और पराबैंगनी (254 और 365 एनएम) से दृश्य प्रकाश (405 और 533 एनएम) तक की रोशनी के तहत तेजी से प्रतिक्रिया समय मनाया जाता है।
प्रकाश की रोशनी पर डिवाइस की सक्रिय परत में करंट की कमी से नकारात्मक फोटो प्रतिक्रिया की विशेषता होती है। उन्होंने पाया कि ये उपकरण विद्युत रूप से एसईटी (वोल्टेज पूर्वाग्रह लागू करके डिवाइस को उच्च से निम्न प्रतिरोध स्थिति में स्विच करना) एलआरएस और वैकल्पिक रूप से आरईएसईटी (प्रकाश के संपर्क में आने पर डिवाइस को निम्न से उच्च प्रतिरोध स्थिति में स्विच करना) एचआरएस में हो सकते हैं।
उल्लेखनीय रूप से, प्रोग्रामिंग वर्तमान और ऑप्टिकल प्रोत्साहन को संशोधित करके कई निम्न और उच्च प्रतिरोध राज्यों को प्राप्त किया गया है। इसके अलावा, उन्होंने पर्याप्त प्रयोगात्मक साक्ष्य प्रस्तुत किए हैं जो बताते हैं कि वैकल्पिक रूप से उत्तेजित प्रतिरोध स्विचिंग के लिए विद्युत क्षेत्र-प्रेरित गठन और ऑक्सीजन रिक्तियों के प्रकाश-प्रेरित विघटन जिम्मेदार हैं। दूसरे शब्दों में, विद्युत पूर्वाग्रह को लागू करने पर ऑक्सीजन रिक्तियों (ऑक्साइड-आधारित मेमोरी उपकरणों में प्राथमिक दोष) से ​​बने कई नैनोस्केल प्रवाहकीय तंतु बनते हैं, और रिक्तियों के साथ आसपास के ऑक्सीजन आयनों के फोटो-उत्तेजित पुनर्संयोजन के टूटने से प्रवाहकीय तंतु के गठन का परिणाम होता है। इस तरह, टिन ऑक्साइड नैनोरोड सरणी की स्थानीय चालकता को विद्युत और ऑप्टिकल माध्यमों के बीच सहक्रियात्मक परस्पर क्रिया द्वारा संशोधित किया जा सकता है।
एसीएस एप्लाइड मैटेरियल्स एंड इंटरफेसेस में हाल ही में प्रकाशित शोध धातु ऑक्साइड नैनोस्ट्रक्चर के आधार पर फोटोनिक यादों के डिजाइन और विकास को सक्षम कर सकता है और कृत्रिम दृश्य स्मृति और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स में उनके संभावित अनुप्रयोगों का पता लगाने में मदद कर सकता है।
प्रकाशन लिंक: https://doi.org/10.1021/acsami.2c22362:
अधिक जानकारी के लिए डॉ. एस अंगप्पन (angappane@cens.res.in) से संपर्क किया जा सकता है।