Speicherzelle mit festem Elektrolyten realisiert

Nach dem Vorbild der Lithium-Ionen-Batterie mit festem Elektrolyten haben Forscher des Tokyo Institute of Technology http://titech.ac.jp/english 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.

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. Nach Taro Hitosugi, der die Zelle mit seiner wissenschaftlichen Hilfskraft Yuki Watanabe gebaut hat, ist das der bemerkenswerteste Fortschritt. Gold dagegen bildet an der Nahtstelle zum Lithiumphosphat eine vergleichsweise dicke Mischschicht aus, die den Energiebedarf erhöht. (pte, Kempkens)

http://u-tokyo.ac.jp/en