Създаването и разработката на устройства за независимо от енергия съхранение на цифрови данни се извършва от многобройни десетилетия. Истински пробив беше направен преди почти 20 години с NAND памет, въпреки че разработката й започна около 20 години по-рано. Днес, почти половин век след началото на мащабните изследвания, производството и постоянните усилия за усъвършенстване на NAND, този тип памет е близо до изчерпване на възможностите си за развитие. Необходимо е да се положат основите за преход към друг тип памет с по-добри енергийни, скоростни и други характеристики. В дългосрочен план, такъв тип памет може да бъде новата сегнетоелектрическа памет.
Сегнетоелектриците (в чуждата литература терминът фероелектрици) са диелектрици, които притежават памет за приложеното електрическо поле или, иначе казано, се характеризират с остатъчна поляризация на зарядите. Паметта на сегнетоелектриците не е нещо ново. Проблемът беше да се съкрати мащаба на сегнетоелектрическите клетки до наноразмерно ниво.
Преди три години учени в МФТИ разработиха технология за производството на тънкослойни материали за сегнетоелектрическа памет на базата на оксид на hafnium (HfO2). Това също не е уникален материал. Този диелектрик многократно е използван в производството на транзистори с метални затвори в процесори и друга цифрова логика през последните няколко години. На базата на предложените в МФТИ сплавни поликристални филми на оксиди на хафний и цирконий с дебелина 2,5 nm успяха да се създадат преходи със сегнетоелектрически свойства.
За да могат сегнетоелектрическите кондензатори (както започнаха да ги наричат в МФТИ) да бъдат използвани като паметови клетки, необходимо е да се постигне възможно най-висока поляризация, за което е необходимо детайлно изучаване на физическите процеси в нано слоя. По-специално, да се получи представа за разпределението на електрическия потенциал вътре в слоя при подаване на напрежение. До неотдавна учените можеха да разчитат само на математическия апарат за описване на явлението, а едва сега е реализирана методика, с помощта на която буквално успяха да надникнат вътре в материала по време на явлението.
Предложената методика, която се основава на високоенергийна рентгенова фотоелектронна спектроскопия, може да бъде реализирана само на специални установки (ускорители-синхротрони). Такава се намира в Хамбург (Германия). Всички експерименти с изработените в МФТИ „сегнетоелектрически кондензатори“ на основата на оксид на хафний преминаха в Германия. Статия за проведената работа е публикувана в .
„Създадените в нашата лаборатория сегнетоелектрически кондензатори, ако бъдат приложени за индустриално производство на клетки за енергонезависима памет, могат да осигурят 10^10 цикъла на перезапис — сто хиляди пъти повече, отколкото допуска съвременната компютърна флаш памет“, твърди Андрей Зенкевич, един от авторите на работата и ръководител на лабораторията за функционални материали и устройства за наноелектроника в МФТИ. По този начин е направена още една стъпка към новата памет, въпреки че предстоят още много и много стъпки.
Източник: 3dnews.ru
