2D-CHARM: Minnen baserade på tvådimensionella material

Forskningsprojekt, 2027 – 2031

Nästan all information i dagens datorer och mobiler lagras i minnen som bygger på elektrisk laddning. Två viktiga exempel är arbetsminne (RAM), som används när datorn arbetar här och nu, och långtidsminne som lagrar data även när strömmen är av (t.ex. SSD). Under lång tid har man kunnat göra minnen allt mindre och mer energieffektiva. Men utvecklingen bromsas nu av att det dominerande materialvalet, kisel, närmar sig sina fysikaliska gränser när komponenterna görs extremt små: den lagrade elektriska laddningen läcker lättare bort.

Projektet undersöker om tvådimensionella (2D) material kan överkomma dessa problem. Med 2D menas material som är så tunna att de i praktiken består av ett eller några få atomlager. Sådana material kan vara särskilt intressanta just när elektroniska komponenter ska krympas, eftersom deras materialegenskaper kan bidra till mindre oönskat läckage. Samtidigt är det fortfarande oklart vad som i praktiken begränsar 2D-material i minnen och vilka lösningar som är realistiska för framtida teknik.

I projektet bygger vi därför i renrum små minnesceller på nanometerskala och undersöker dem genom elektriska mätningar. Vi studerar både arbetsminne (RAM) och långtidsminne (SSD) för att förstå två grundproblem: (1) hur man minskar oönskat läckage när data ska sparas i arbetsminnen och (2) hur man kan skriva över data många gånger utan att funktionen försämras i långtidsminnen. Målet är att ta fram en tydlig “karta” över vad som fungerar, varför det fungerar, vad som inte fungerar och vilka materialegenskaper som måste vara uppfyllda.

Den nya kunskapen är viktig eftersom den visar hur datalagring kan fortsätta utvecklas när kisel inte längre räcker till på egen hand och behöver komplement. Genom att klarlägga vilka fysikaliska grundmekanismer som sätter gränserna för 2D-materialsminnen kan projektet peka ut realistiska vägar mot framtidens minnen: mer lagring på samma yta och lägre energiförbrukning.