Memoria óptica no volátil de alto ancho de banda basada en resonador de pista integrado con MMI y ReRAM

Área de la Ciencia:

• Fotónica e Ingeniería Óptica
• Ciencia de Materiales
• Dispositivos de Memoria No Volátil

Sus antecedentes:

• Los dispositivos fotónicos de silicio son cruciales para la comunicación y la computación de alta velocidad.
• La integración de la funcionalidad de memoria en circuitos fotónicos requiere una interacción luz-materia eficiente y una operación de banda ancha.
• Las soluciones existentes a menudo enfrentan limitaciones en ancho de banda, consumo de energía o escalabilidad.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un dispositivo de memoria fotónica de silicio no volátil y multinivel.
• Lograr capacidades de operación de banda ancha y multiplexación por división de longitud de onda (WDM).
• Mejorar la interacción luz-materia y reducir el consumo de energía para la integración de la memoria.

Principales métodos:

• Integración de un acoplador de interferencia multimodo (MMI) con un microresonador de pista (MRR).
• Incrustación de una capa de memoria resistiva de acceso aleatorio (ReRAM) utilizando materiales de alto índice (BiFeO3, Al2O3) y una pila de película elevada (EFS).
• Utilización de un electrodo ITO transparente para mejorar la confinación del modo y la conductividad.

Principales resultados:

• Ampliación del ancho de banda de la resonancia (FWHM) en el rango de 1.8-11.7 nm (0.22-1.47 THz) debido a un acoplamiento de cavidad más fuerte inducido por MMI.
• Ampliación de los rangos espectrales libres (FSR) de 9.9-16.9 nm, mejorando la distinguibilidad del estado de memoria y la estabilidad operativa.
• Demostración de estados de memoria no volátiles y multinivel con desplazamientos de longitud de onda de 4.72 nm y 5.49 nm en operación de 0 V, confirmando la capacidad multiesado.

Conclusiones:

• La arquitectura de memoria fotónica desarrollada compatible con CMOS ofrece funcionalidad de memoria escalable y de banda ancha con ancho de banda óptico estático a nivel de THz.
• El diseño MMI-MRR permite una mejor distinguibilidad del estado de memoria, espaciado de canales y estabilidad operativa.
• Esta tecnología tiene un potencial significativo para el almacenamiento óptico, circuitos lógicos, computación neuromórfica y sistemas fotónicos reconfigurables.