巴塞罗那材料科学研究所 光子反转存储设备的二进制0/1状态
信用:ICMAB 新的光铁电材料允许使用光刺激以非易失性方式存储信息
其想法是创造高性能和多功能的高能效存储设备，以应对当前的挑战
这项研究已经由约瑟夫·方库伯塔和他的同事发表在《自然通讯》上，并为进一步研究这一现象和神经形态计算应用开辟了道路
你能想象仅仅通过在一种材料上发光来控制它的性质吗？我们习惯于看到材料暴露在阳光下时温度会升高
但是光也可能有更微妙的效果
事实上，光子可以在绝缘材料中产生成对的自由电荷载流子
这是我们用来从太阳获取电能的光伏板的基本原理
在一个新的转折中，光诱导的材料性质的变化可以用于存储设备，允许更有效的信息存储和更快的访问和计算
事实上，这是我们社会当前面临的挑战之一:能够开发出高性能的商用电子设备，同时又具有高能效
目标是具有较低能耗、高性能和多功能性的较小电子设备
非易失性存储器 现在，来自国际分子生物学实验室多功能薄膜和复杂结构组的研究人员已经研究了集成在利用纳米技术和量子效应的器件中的光响应铁电材料
存储器元件被设计成以不同的电阻状态(开/关)存储非易失性信息
已经发现，当适当设计时，它们的电阻可以被脉冲光调制
这意味着它们可以通过施加光脉冲从低电阻状态切换到高电阻状态
“在光照下显示电阻变化的材料很多，尽管这种效应通常是不稳定的，并且材料在一段停留时间后会恢复其初始状态，”该研究的合著者、国际分子生物学实验室研究员伊格纳西·菲纳说
“对于用于计算和数据存储的设备，电阻的非易失性光学控制具有潜在的意义，”并补充道，“对于非易失性设备，我们的意思是即使在断电的情况下，信息也可以保留并存储在设备中
" 二合一:光铁电材料 目前，需要两种不同的设备来将光信号用于非易失性数据存储:光电传感器和存储设备
该研究的特点是将这些特性结合在一种能够通过脉冲光调节其电阻的单一材料中:一种光铁电材料
铁电材料具有电可转换的自发非挥发性极化
在夹在适当金属之间的这种材料的铁电超薄薄膜中，出现了一种称为隧道电流的量子力学现象效应
这种效应允许电荷电流流过真正绝缘的铁电层，其数量取决于其极化方向
在所讨论的器件中，首先使用一次电场来写入开/关状态，并且将其与光刺激结合以促进状态的开/关变化，并且可逆地调节电阻(从高到低，反之亦然)
节能设备和应用 这些器件是节能的，主要有两个原因:首先，当写入存储器状态时，能量消耗降低，因为它不需要任何充电电流
第二，由于信息是以非易失性方式存储的，因此状态得以保持，并且不需要像在所有计算机的当前随机存取存储器中连续进行的那样刷新信息(重写)
观察到的光开关不限于所研究的材料，因此打开了进一步研究这一现象的途径
至于未来的应用，伊格纳西·菲纳设想如下:“所研究的装置结合了光传感器和记忆功能
此外，如研究所示，该器件的行为类似忆阻器
忆阻器是一种能根据所接受的刺激显示多种电阻状态的器件，是发展神经形态计算系统的基本器件之一
因此，所开发的设备打开了一条与神经形态视觉系统整合相关的探索之路，在该系统中，系统学习识别图像
" 这项研究发表在《自然通讯》上
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