Docent Yang Hyunsoo från National University of Singapore ledde ett forskarlag för att framgångsrikt bädda in ett kraftfullt magnetiskt minneschip på ett flexibelt plastmaterial. Detta formbara minneschip får ett genombrott i den flexibla elektronikrevolutionen, och för forskare ett steg närmare mot att göra flexibla, bärbar elektronik en verklighet inom en snar framtid.

Det ser ut som en liten bit genomskinlig film med små gravyrer på, och är tillräckligt flexibel för att böjas till ett rör. Än, denna bit av "smart" plast visar utmärkt prestanda när det gäller datalagring och bearbetningsmöjligheter. Denna nya uppfinning, utvecklad av forskare från National University of Singapore (NUS), hyllar ett genombrott i den flexibla elektronikrevolutionen, och för forskare ett steg närmare mot att göra flexibla, bärbar elektronik en verklighet inom en snar framtid.

Den tekniska utvecklingen uppnås i samarbete med forskare från Yonsei University, Gent University och Singapores Institute of Materials Research and Engineering. Forskargruppen har framgångsrikt bäddat in ett kraftfullt magnetiskt minneschip på ett flexibelt plastmaterial, och detta formbara minneschip kommer att vara en kritisk komponent för design och utveckling av flexibla och lätta enheter. Sådana enheter har stor potential i applikationer som bilindustrin, sjukvårdselektronik, industriell motorstyrning och robotik, industriell kraft och energihushållning, såväl som militära och flygelektroniksystem.

Forskargruppen, leds av docent Yang Hyunsoo vid institutionen för elektro- och datateknik vid NUS tekniska fakultet, publicerade sina resultat i tidskriften Avancerade material den 6 juli 2016.

Flexibel, Högpresterande minnesenheter en nyckelfaktor för flexibel elektronik

Flexibel elektronik har blivit föremål för aktiv forskning på senare tid. Särskilt, flexibla magnetiska minnesenheter har väckt stor uppmärksamhet eftersom de är den grundläggande komponenten som krävs för datalagring och bearbetning i bärbar elektronik och biomedicinsk utrustning, som kräver olika funktioner som trådlös kommunikation, informationslagring och kodbehandling.

Även om en betydande mängd forskning har utförts på olika typer av minneschips och material, det finns fortfarande betydande utmaningar med att tillverka högpresterande minneschips på mjuka substrat som är flexibla, utan att offra prestanda.

För att möta de nuvarande tekniska utmaningarna, forskargruppen, leds av Assoc Prof Yang, utvecklat en ny teknik för att implantera ett högpresterande magnetiskt minneschip på en flexibel plastyta.

Den nya enheten arbetar på magnetoresistivt direktminne (MRAM), som använder en magnesiumoxid (MgO)-baserad magnetisk tunnel junction (MTJ) för att lagra data. MRAM överträffar konventionella RAM-chips (Random Access Memory) i många aspekter, inklusive möjligheten att behålla data efter att en strömförsörjning har stängts av, hög bearbetningshastighet, och låg strömförbrukning.

Ny teknik för att implantera MRAM-chip på en flexibel plastyta

Forskargruppen odlade först den MgO-baserade MTJ på en kiselyta, och etsade sedan bort det underliggande kislet. Genom att använda en metod för transfertryck, teamet implanterade det magnetiska minneschippet på en flexibel plastyta gjord av polyetentereftalat samtidigt som de kontrollerade mängden belastning som orsakades av att placera minneschippet på plastytan.

Assoc Prof Yang sa, "Våra experiment visade att vår enhets tunnlingsmagnetoresistans kunde nå upp till 300 procent – ​​det är som en bil med extraordinära nivåer av hästkrafter. Vi har också lyckats uppnå en förbättrad abrupt växling. Med alla dessa förbättrade funktioner, det flexibla magnetiska chippet kan överföra data snabbare."

När vi kommenterar betydelsen av genombrottet, Assoc Prof Yang sa, "Flexibel elektronik kommer att bli normen inom en snar framtid, och alla nya elektroniska komponenter bör vara kompatibla med flexibel elektronik. Vi är det första laget som tillverkar magnetiskt minne på en flexibel yta, och denna betydande milstolpe ger oss drivkraften att ytterligare förbättra prestandan hos flexibla minnesenheter och bidra till den flexibla elektronikrevolutionen."

Assoc Prof Yang och hans team beviljades nyligen patent i USA och Sydkorea för sin teknologi. De genomför experiment för att förbättra enhetens magnetoresistans genom att finjustera spänningsnivån i dess magnetiska struktur, och de planerar också att tillämpa sin teknik i olika andra elektroniska komponenter. Teamet är också intresserade av att arbeta med industripartners för att utforska ytterligare tillämpningar av denna nya teknologi.