Российские физики получили материал для энергонезависимой памяти нового типа
Схематическое представление туннельного перехода на основе кремния
© Изображение предоставлено авторами работы
МОСКВА, 7 апреля. /ТАСС/. Ученые из МФТИ впервые вырастили сверхтонкие (2,5 нанометра) сегнетоэлектрические пленки на основе оксида гафния, которые могут стать основой для элементов энергонезависимой памяти, сообщает пресс-служба МФТИ.
«Поскольку структуры из этого материала совместимы с кремниевой технологией, можно рассчитывать, что в ближайшем будущем непосредственно на кремнии могут быть созданы новые устройства энергонезависимой памяти с использованием сегнетоэлектрических поликристаллических слоев оксида гафния», — приводит пресс-служба слова ведущего автора исследования, заведующего лабораторией функциональных материалов и устройств для наноэлектроники МФТИ, Андрея Зенкевича.
Зачем нужна энергонезависимая память
Сейчас объем хранимой и обрабатываемой информации в мире удваивается каждые 1,5 года. Для работы с ней нужно все больше компьютерной памяти, прежде всего энергонезависимой — то есть такой, которая хранит информацию даже после отключения электропитания. Идеалом же была бы «универсальная» память, которая обладает быстротой оперативной памяти, вместимостью жесткого диска и знергонезависимостью флешки. Одним из самых перспективных подходов для создания такой технологии считают энергонезависимую память на сегнетоэлектрических туннельных переходах.
Как работает сегнетоэлектрический туннельный переход
Сегнетоэлектрик — это вещество, способное «запоминать» направление приложенного внешнего электрического поля. В принципе, они не проводят электрический ток, но при очень малых толщинах сегнетоэлектрического слоя электроны с некоторой вероятностью все же могут через него проходить, благодаря туннельному эффекту, имеющему квантовую природу. Таким образом, запись информации в памяти на основе сегнетоэлектрических пленок производится подачей напряжения на электроды, примыкающие к сверхтонкому сегнетоэлектрику, а считывание — измерением туннельного тока.
Поперечное сечение изготовленной структуры: сплавная поликристаллическая пленка оксидов гафния и циркония, выращенная на подложке высоколегированного кремния
© Изображение предоставлено авторами работы
Теоретически, такая память может обладать исключительно высокой плотностью, скоростью записи и считывания, а также низким энергопотреблением. Она может стать энергонезависимой альтернативой для современной динамический оперативной памяти, в которой данные могут храниться без перезаписи только порядка 0,1 секунды. Однако до настоящего момента все изготовленные прототипы устройств на основе традиционных сегнетоэлектриков были несовместимы с кремниевой технологией, которая используется для производства большинства современных микросхем.
Новая разработка ученых
Команда исследователей из МФТИ при участии коллег из Университета Небраски (США) и Университета Лозанны (Швейцария), впервые экспериментально продемонстрировала, что сплавные поликристаллические пленки оксидов гафния и циркония толщиной всего 2,5 нм обладают нужными сегнетоэлектрическими свойствами.
Оксид гафния уже используется при производстве современных кремниевых логических микросхем, а несколько лет назад в одной из его модификаций были обнаружены сегнетоэлектрические свойства. Заслуга ученых из МФТИ состоит в том, что им удалось вырастить сверхтонкую, туннельно-прозрачную пленку этого вещества на кремниевой подложке, сохранив при этом его сегнетоэлектрические свойства. При этом для получения такой пленки использовали метод, который широко применяется в производстве современных микропроцессоров. Теперь ученые говорят о создании на основе нового материала энергонезависимой компьютерной памяти.
Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Appl. Mater. Interfaces.
Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.
