Forskare vid University of Bristol har tagit fram en ny typ av nanoelektromekaniskt relä för att möjliggöra pålitlig hög temperatur, icke-flyktigt minne.

Arbetet, som rapporteras i Naturkommunikation , genomfördes i samarbete med University of Southampton och Royal Institute of Technology, Sverige.

Uppfinningen är en viktig utveckling för helelektriska fordon och mer elektriska flygplan som kräver elektronik med integrerad datalagring som kan arbeta i extrema temperaturer med hög energieffektivitet.

När transistors läckström ökar med temperaturen, nanoelektromekaniska reläer har dykt upp som ett lovande alternativ till transistorer för sådana applikationer. Dock, tills nu, ett pålitligt och skalbart icke-flyktigt relä som behåller sitt tillstånd när det stängs av, för att implementera minne, har inte visats.

Dr Dinesh Pamunuwa, som leder en grupp som bedriver forskning inom mikroelektronik vid University of Bristol och är ledande utredare, förklarar:"En del av utmaningen är hur elektromekaniska reläer fungerar; när de aktiveras, en balk förankrad i ena änden rör sig under en elektrostatisk kraft. När strålen rör sig, luftgapet mellan manöverelektroden och strålen minskar snabbt medan kapacitansen ökar. Vid en kritisk spänning som kallas pull-in-spänningen, den elektrostatiska kraften blir mycket större än den motsatta fjäderkraften och strålen snäpper in. Denna inneboende elektromekaniska insticksinstabilitet gör exakt kontroll av den rörliga strålen, kritisk för icke-flyktig drift, mycket svårt.

Nu, fastän, Dr Pamunuwa och teamet har visat ett rotationsrelä som upprätthåller en konstant luftgap när strålen rör sig, eliminerar denna elektromekaniska instabilitet.

Med denna relä, de har lyckats demonstrera den första icke-flyktiga nanoelektromekaniska reläoperationen vid hög temperatur, vid 200 ° C.

Dr.Pamunuwa sa:"Detta är en verkligt spännande utveckling eftersom behovet av att utveckla teknik som minskar vårt beroende av fossila bränslen ökar. Denna reläverksamhet är ett betydande steg framåt i utvecklingen av elektronik för helelektriska fordon och energieffektivare mer elektriska flygplan, samt för att skapa intelligenta noder i standby-läge för IoT.

"Elektronik byggd av nanoreläer istället för transistorer kan fungera vid mycket högre temperaturer samtidigt som den har noll standby -effekt. Alla digitala elektroniska system behöver logik och minne, och detta relä gör det lättare att bygga reläbaserat minne som behåller det lagrade tillståndet när det stängs av, genom att använda stiction. Att upprätthålla en konstant luftgap som reläväxlarna möjliggör mycket exakt elektrostatisk styrning, och förbättrar tillförlitligheten kraftigt. "