Neue Speichertechnik: Kristalldefekte dienen als Elektronenfalle
Forscher aus Chicago arbeiten an einer neuen Speichertechnik, bei der Elektronen in Kristalldefekten gespeichert werden. Der Zugriff erfolgt dabei optisch und soll - zumindest in der Theorie - eine sehr hohe Speicherdichte erlauben.
Bei Endkunden dominieren als Datenspeicher derzeit zwei Techniken: HDDs mit magnetischen Platten und SSDs, die Binärdaten in NAND-Zellen speichern. Abseits davon gibt es noch zahlreiche weitere Ansätze, die für besondere Bedingungen geeignet sind. Während Endkundenprodukte vor allem auf eine hohe Kapazität und Geschwindigkeit bei niedrigem Preis optimiert werden, fokussieren sich andere Ansätze beispielsweise auf eine besonders hohe Langlebigkeit oder Resistenz gegen hohe Temperaturen.
Kristalldefekte als Speicherzellen
Ein neues Konzept der University of Chicago soll hingegen vor allem durch eine hohe Speicherkapazität hervorstechen - zumindest theoretisch soll der frische entworfene, optische Speicher am Markt verfügbare Produkte deutlich übertreffen. Möglich wird das durch die Speicherung in einer eigentlich unerwünschten Eigenschaft von Kristallen: den Defekten.
"Jetzt kann man Terabytes an Bits in einen kleinen Würfel aus Material packen, der nur einen Millimeter groß ist." (Prof. Tian Zhong)
"Now you can pack terabytes of bits within a small cube of material that's only a millimeter in size." (Prof. Tian Zhong)
Ebendiese machen den Foundrys in der Halbleiterfertigung das Leben schwer, denn dort sollten Kristallgitter bestenfalls absolut perfekt sein. Die Forscher in Chicago sehen in den Unregelmäßigkeiten hingegen eine Chance, denn sie können in diesen offenbar Elektronen einsperren - und zudem kontrollieren, wo genau das passieren soll. Das Schreiben und Lesen gelingt dabei mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen im UV-Bereich.
Dadurch werden entweder Elektronen lokal freigesetzt und in Kristalldefekten eingesperrt, oder eingesperrte Elektronen angeregt. Das wiederum lässt sich optisch erkennen - man kann die Daten des Speichers also auch wieder auslesen. Bereiche, in denen Elektronen eingesperrt sind, wurden dabei als "1" interpretiert - und alle anderen als "0".
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Im konkreten Fall kam dabei ein Kristall aus Yttriumoxid zum Einsatz, der mit dem Seltenerdmetall Praseodym dotiert wurde. Ebendieses dient dabei als Elektronenquelle: Mit der richtigen Wellenlänge kann es angeregt werden, um naheliegende Kristalldefekte mit Ladungen zu füllen.
Während die neue Speichertechnik in einem ersten Versuchsaufbau offenbar einsatzfähig war, dürfte ein industrieller Einsatz - falls er überhaupt folgt - in weiter Ferne liegen. Beispielsweise haben die Forscher noch keine handfesten Eckdaten für typische Speicherprodukte - etwa die Transfergeschwindigkeit oder die exakte Speicherdichte - genannt. Derzeit ist man also offensichtlich noch im Bereich der ergebnisoffenen Grundlagenforschung.
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Quelle: University of Chicago via Techspot
