用光存储信息

光子反转存储设备的二进制0/1状态

新的光铁电材料允许使用光刺激以非易失性方式存储信息。这个想法是要创建具有高性能和多功能性的节能存储设备，以应对当前的挑战。这项研究已由Josep Fontcuberta及其同

事发表在《自然通讯》上，为进一步研究该现象和神经形态计算应用开辟了道路。

您能想象仅通过在材料上照射光来控制其性能吗？我们习惯于看到暴露在阳光下的材料温度会升高。但是光也可能具有微妙的影响。实际上，光子可以在其他绝缘材料中产生成对的自由电荷载流子，这也是我们用来从太阳中收集电能的光伏板的基本原理。

在新的转折中，可以在存储设备中使用光引发的材料特性更改，从而可以更有效地存储信息，并更快地访问和计算。实际上，这是我们社会当前的挑战之一：能够开发具有能源效率的高性能商用电子设备，同时，具有较低的能耗，高性能和多功能性的小型电子设备是我们的最终追求。

非易失性存储器

现在，ICMAB的多功能薄膜和复杂结构（MULFOX）小组的研究人员研究了集成在利用纳米技术和量子效应的设备中的光敏铁电材料。存储器元件经过精心设计，可以以不同的电阻状态（开/关）存储非易失性信息。根据研究发现如果适当地设计，它们的电阻可以通过脉冲光来调制。这意味着仅通过施加光脉冲，它们就可以从低电阻状态切换到高电阻状态。

该研究的共同作者，ICMAB研究人员Ignasi Fina说：“尽管这种作用通常是易挥发的，并且在一定的停留时间后材料会恢复其初始状态，但在光照下显示出电阻变化的材料非常丰富。” “对于用于计算和数据存储的设备，电阻的非易失性光学控制是潜在的关注点，”研究人员补充说：“对于非易失性，我们的意思是即使在电源关闭的情况下，信息也可以保留并存储在设备中。”

二合一：光铁电材料

当前，需要两种不同的设备来使用光信号进行非易失性数据存储：光电传感器和存储设备。ICMAB的研究将这些特性组合在一种光铁电材料，使这种光铁电材料能够通过脉冲光调节其电阻。

铁电材料具有电可切换的自发性非挥发性极化。在夹在适当金属之间的这种材料的铁电超薄膜中，出现了一种量子力学现象效应，称为隧道电流。这种作用使电荷电流流过真正绝缘的铁电层，其数量取决于其极化方向。

在所讨论的设备中，首先使用一次电场来写入开/关（ON / OFF）状态，然后将其与光学刺激结合以促进状态的ON / OFF变化，并且可以从高到低的调节电阻，反之亦然。

节能设备和应用

这些设备具有高能效的主要两个原因有：首先，由于无需任何充电电流，因此在写入存储状态时可降低能耗。其次，由于信息是以非易失性方式存储的，因此状态得以保留，并且不需要刷新信息（重写），例如在所有计算机的当前RAM存储器中连续进行的操作。

观察到的光开关并不局限于本文所研究的材料，因此，这项研究为进一步研究该现象开辟了道路。

对于未来的应用，Ignasi Fina设想以下内容：“所研究的器件结合了光传感器和存储功能。此外，如研究中所示，该器件的行为类似于忆阻器。忆阻器是一种可以根据收到的刺激显示多个电阻状态的设备，并且忆阻器也是作为开发神经形态计算系统的基本设备之一。因此，在该神经形态计算系统中系统学习识别图像时，这项研究为将这种器件集成到神经形态视觉系统中提供了一条探索途径。” 

该研究已经发表在《自然通讯》上。