Мозг способен учиться и запоминать благодаря большому количеству соединений между нейронами. Информация передаётся в нем через синапсы от одного нейрона к другому в виде электрохимических сигналов. Взяв за отправную идею этот процесс, сотрудники Центра интегрированной наноструктурной физики корейского Института базовых наук (IBS) сконструировали память TRAM (Two-Terminal Tunnelling Random Access Memory), в которой два электрода — источник и сток — имитируют два нейрона, обменивающиеся информацией.

В цифровых камерах, мобильных телефонах и другой массовой мобильной электронике используется трехконтактная флэш-память, от которой TRAM выгодно отличается отсутствием необходимости в толстом и жёстком оксидном слое.

«Флэш-память все ещё более надёжна и имеет лучшую производительность, но TRAM более гибкая и предоставляет возможности для масштабирования», — отмечает профессор Ю (Yu Woo Jong).

Созданная в кооперации с университетом Сонгюнгван (Корея) TRAM состоит из трёх кристаллических слоёв толщиной в несколько атомов: полупроводящего дисульфида молибдена (MoS₂) с двумя электродами, диэлектрической прослойки из гексагонального нитрида бора (h-BN) и слоя графена.

Устройство запоминает данные, удерживая электроны в графеновом слое. Подачей на электроды напряжения инициируется туннельный переход электронов из стока в графен через изолирующий слой h-BN. Графен становится отрицательно заряженным, что соответствует заполненной ячейке памяти. Стирание производится вводом носителей положительных зарядов в слой графена.

Авторы статьи, вышедшей в Nature Communications, опытным путём установили, что слой h-BN толщиной 7,5 нм является оптимальным: он обеспечивает туннелирование электронов без утечек и позволяет запоминающему устройству оставаться гибким.

Эластичность это главная отличительная особенность TRAM. Использование при её изготовлении гибких пластиковых подложек из полиэтилена (PET) или эластичных силиконовых материалов (PDMS) дает возможность растягивать её, соответственно, на 0,5 и на 20%. Это открывает перспективы применения TRAM для хранения данных в гибких или носимых смартфонах, умных контактных линзах и хирургических перчатках, в имплантируемых и прикрепляемых к телу биомедицинских устройствах.

По рабочим характеристикам TRAM превосходит другие типы двухконтактной памяти, в том числе фазовую (PRAM) и резистивную (RRAM).