Прорив на шляху до створення нових типів енергонезалежних осередків пам’яті зробила група дослідників з лабораторії функціональних матеріалів і пристроїв для наноелектроніки МФТІ спільно з колегами з Німеччини та США.
Вченим вдалося створити унікальну методику вимірювання розподілу електричного потенціалу всередині так званого сегнетоелектричного конденсатора – основи елементів пам’яті майбутнього, які будуть працювати на порядок швидше сьогоднішніх флешок або твердотільних дисків і витримувати в мільйон разів більше циклів перезапису. Робота опублікована в Nanoscale.
Найбільш перспективною основою для флеш-пам’яті сьогодні вважається оксид гафнію (HfO2), давно відомий в електронній промисловості. Цей аморфний діелектрик при певних умовах (легування, температурній обробці і ін.) може утворювати стабільні кристали, що володіють сегнетоелектричними властивостями – здатністю «пам’ятати» про додане електричне поле.
Новий осередок пам’яті представляє собою найтонший – менше 10 нанометрів – шар оксиду гафнію, до якого з двох сторін примикають електроди. Конструкція схожа на звичайний електричний конденсатор. Але для того, щоб сегнетоелектричні конденсатори можна було використовувати в якості елементів пам’яті, необхідно домогтися максимально можливої поляризації, а для – цього детально вивчити фізичні процеси, які відбуваються всередині наношару в момент явища. Одна з найважливіших частин цього знання – уявлення про те, як розподіляється електричний потенціал всередині шару при подачі напруги на електроди. За десять років, що минули з моменту відкриття сегнетоелектричної фази HfO2, нікому з дослідників не вдавалося вивчити цей розподіл потенціалу безпосередньо: використовували тільки різні математичні моделі. А авторам опублікованої роботи – вдалося.
Для цього вони застосували метод так званої високоенергетичної рентгенівської фотоелектронної спектроскопії. Спеціальна методика, розроблена співробітниками МФТІ, вимагала застосування рентгенівського випромінювання, яке можна отримати тільки на спеціальних прискорювачах-синхротронах. Такий знаходиться в Гамбурзі, де і були проведені вимірювання на прототипах майбутніх осередків «нової пам’яті» – сегнетоелектричних конденсаторах на основі оксиду гафнію.
«Створені в нашій лабораторії сегнетоелектричні конденсатори, якщо їх застосувати для промислового виготовлення осередків незалежної пам’яті, здатні забезпечити 1010 циклів перезапису – в сто тисяч разів більше, ніж допускають сучасні комп’ютерні флешки», – стверджує Андрій Зенкевич, один з авторів роботи, завідувач лабораторією функціональних матеріалів і пристроїв для наноелектроніки МФТІ.
Ще одна важлива перевага пристроїв пам’яті на сегнетоелектриках – їх повна, на відміну від напівпровідникових накопичувачів, нечутливість до радіаційного впливу.
Джерело: ko.com.ua
