IBM发表STM脉冲技术可望造就原子级存储器
佚名| 电子工程专辑| 2010-09-30

    未来的终极存储器芯片可能是在个别原子内进行位编码;位于美国加州圣荷西的IBM阿尔玛登研究中心(Almaden Research Center),最近发表一种扫描式穿隧显微镜(scanning tunneling microscopes,STM)应用的脉冲技术,能产生设计未来原子级存储器芯片、太阳能光电板以及量子计算机所需的、纳秒级的时间分辨率(time-resolution)。

    STM是IBM在1980年代所发明,已经成为半导体材料领域的重要设备;一旦将其分辨率扩展至原子等级,就能将个别原子影像化。但遗憾的是,STM迄今尚未能达成如此精细的量测,而IBM新开发的脉冲式STM技术,则能以纳米级的精确度进行组件时间与距离的量测。

    IBM所开发的泵浦探针(pump-probe)技术运作原理,与脉冲式激光类似。首先,将一个泵浦信号传递至STM尖端的材料中,使原子的电子自旋处于已知状态下;在一个等待期间之后,用一个较小的探针信号来进行量测。通过将以上程序重复,将每次脉冲的间隔时间延长数纳秒,就能精确量出电子自旋的弛豫时间(relaxation time),或者是一个信息位被单一铁原子保留多长时间。

    目前的DRAM单元必须在每50微秒(millisecond)左右的时间刷新(refreshed)位,利用新的脉冲式STM技术,IBM已经观察到单铁原子需要每250纳秒的刷新时间——也就是比现有时间快20万倍。

    IBM研究中心的物理学家Andreas Heinrich表示,现在已经可以知道在单个铁原子中储存信息,会发生怎样的情况;在更远的未来,他们期望能以类似的程序,来揭开太阳能电池效率以及量子计算机的秘密。

 

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