Kleiner und energiesparend: Speicher aus Cr2O3

7. Mai 2018, 15:56 Uhr
Vorgeschlagener Aufbau einer magnetischen Speicherzelle aus Chrom. Bild: Amed & Victora.
Vorgeschlagener Aufbau einer magnetischen Speicherzelle aus Chrom. Bild: Amed & Victora.
Die Miniaturisierung von Speicherzellen in der Elektronik hat zuletzt an Schwung verloren. Normaler Speicher verwendet Transistoren und elektrische Felder. Alternativ dazu eignen sich auch Magnetfelder. Bislang brauchte es dazu noch statische Magnetfelder. Jetzt reichen rein elektrische Felder.

Eine Version der magnetischen Speicherung von Informationen beruht auf dem magnetoelektrischen Effekt, durch den man die magnetische Orientierung eines geeigneten Materials lediglich durch ein elektrisches Feld ändern kann. Dies ist ein großer Vorteil, wenn es um Einfachheit, kleine Abmessungen und geringen Energieverbrauch geht. Ein neues Schaltelement aus Chromoxid (Cr2O3) ist magnetoelektrisch und hat daher das Potential, eines Tages in Computersystemen anstelle von Flash-Massenspeichern eingesetzt zu werden. Die Forscher Victora und Ahmed haben ein Design für eine Speicherzelle auf der Basis von Chromoxid entwickelt, die kein extern angelegtes Magnetfeld benötigt und mit rein elektrischer Ansteuerung auskommt.

Ihre Zelle produziert ein effektives magnetisches Feld durch quantenmechanische Kopplung. Die Anordnung verhindert, dass magnetische Streufelder die Zelle beeinflussen können. Die Struktur eignet sich prinzipiell für eine hochminiaturisierte Bauweise. Kleinheit verbessert zudem die Oberfläche im Verhältnis auf das Volumen. Gegenüber Halbleitern gibt es dabei keine gesteigerten Leckströme etc. und keine erhöhte Verlustleitung. Victora und Ahmed wollen für die Realisierung ihres Konzepts mit Kollegen zusammenarbeiten. Sollte die Herstellung von Prototypen funktionieren, können weitere Schritte zur Einpassung in Computersysteme erfolgen.

Massenspeicher mit Cr2O3-Zellen wird wahrscheinlich noch Jahre der Optimierung brauchen. Ein schon sichtbares großes Problem ist die Empfindlichkeit gegenüber höheren Temperaturen. Modellrechnungen indizieren, dass es schon bei etwa 30 °C Probleme geben wird. Eine ausreichende Praktikabilität setzt also eine Erhöhung der zulässigen Arbeitstemperatur voraus, denn in Computersystemen wird es häufig deutlich wärmer.
 
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