Udviklingen og designet af energilagringsenheder til digital dataopbevaring har fundet sted i flere årtier. For cirka 20 år siden skete der et betydeligt gennembrud med NAND-hukommelsen, selvom dens udvikling begyndte cirka 20 år tidligere. I dag, omkring et halvt århundrede efter begyndelsen af omfattende forskning, produktion og konstant forbedring af NAND, er denne type hukommelse tæt på at udtømme sine udviklingsmuligheder. Det er nødvendigt at lægge fundamentet for overgangen til en anden hukommelsescelle med bedre energimæssige, hastigheds- og andre egenskaber. På lang sigt kan en ny type hukommelse være segnetoelektrisk hukommelse.
Segnetoelektrik (i udenlandsk litteratur benyttes termen ferroelektrik) er dielektrika, der har hukommelse om det påførte elektriske felt, eller med andre ord karakteriseres ved restpolarisation af ladninger. Segnetoelektrisk hukommelse er ikke noget nyt. Problemet var at reducere størrelsen på segnetoelektriske celler til nanoskalain.
For tre år siden opdagede forskere ved MIPT teknologien til fremstilling af tyndfilm materiale til segnetoelektrisk hukommelse baseret på hafniumoxid (HfO2). Dette er heller ikke et unikt materiale. Dette dielektrikum er blevet brugt flere årtier i trådløse transistorer med metalslutter i processorer og anden digital logik. Baseret på de forslag, der blev præsenteret ved MIPT, blev det muligt at skabe overgange med segnetoelektriske egenskaber ved hjælp af legerede polykrystallinske film af hafnium- og zirconiumoxider af en tykkelse på 2,5 nm.
For at segnetoelektriske kondensatorer (som de blev kaldt ved MIPT) kan anvendes som hukommelsesceller, er det nødvendigt at opnå den maksimale mulige polarisation, hvilket kræver en detaljeret undersøgelse af de fysiske processer i nanoslaget. Især er det nødvendigt at få en forståelse af fordelingen af elektrisk potentiale inde i laget, når spænding påføres. Indtil for nylig kunne forskerne kun stole på matematiske værktøjer til at beskrive fænomenet, og først nu er der gennemført en metode, der bogstaveligt talt gør det muligt at kigge ind i materialet under forløbet af fænomenet.
Den foreslåede metode, der er baseret på højenergetisk røntgenfotoelektronspektroskopi, kunne kun realiseres på et specielt anlæg (synkrotroner). Et sådant anlæg findes i Hamburg (Tyskland). Alle eksperimenter med de fremstillede "ferroelectric condensers" baseret på hafniumoxid fandt sted i Tyskland. Artiklen om det udførte arbejde er offentliggjort i .
"De ferroelectric condensers, der er skabt i vores laboratorium, hvis de anvendes til industriel produktion af energiuafhængige hukommelsesceller, kan sikre 10^10 omskrivningscykler — hundredtusind gange mere end de moderne computerflashdrev tillader," siger Andrey Zenkovich, en af forfatterne til arbejdet, leder af laboratoriet for funktionelle materialer og enheder til nanoelektronik ved MIPT. Dermed er der gjort endnu et skridt mod den nye hukommelse, selvom der endnu er mange flere skridt at tage.
Kilde: 3dnews.ru
