Skabelsen og udviklingen af enheder til ikke-flygtig lagring af digitale data har stået på i mange årtier. Et reelt gennembrud blev lavet for lidt mindre end 20 år siden af NAND-hukommelsen, selvom udviklingen startede 20 år tidligere. I dag, omkring et halvt århundrede efter starten af storstilet forskning, starten af produktionen og konstante bestræbelser på at forbedre NAND, er denne type hukommelse tæt på at udtømme sit udviklingspotentiale. Det er nødvendigt at lægge grundlaget for overgangen til en anden hukommelsescelle med bedre energi, hastighed og andre egenskaber. På længere sigt kan en sådan hukommelse være en ny type ferroelektrisk hukommelse.
Ferroelektrik (begrebet ferroelektrik bruges i udenlandsk litteratur) er dielektrika, der har en hukommelse af det påførte elektriske felt eller, med andre ord, er karakteriseret ved resterende polarisering af ladninger. Ferroelektrisk hukommelse er ikke noget nyt. Udfordringen var at skalere ferroelektriske celler ned til nanoskalaniveau.
For tre år siden, videnskabsmænd ved MIPT teknologi til fremstilling af tyndfilmsmateriale til ferroelektrisk hukommelse baseret på hafniumoxid (HfO2). Dette er heller ikke unikt materiale. Dette dielektrikum er blevet brugt i flere fem år i træk til at lave transistorer med metalgates i processorer og anden digital logik. Baseret på legerede polykrystallinske film af hafnium- og zirconiumoxider med en tykkelse på 2,5 nm foreslået ved MIPT, var det muligt at skabe overgange med ferroelektriske egenskaber.
For at ferroelektriske kondensatorer (som de begyndte at blive kaldt hos MIPT) kan bruges som hukommelsesceller, er det nødvendigt at opnå den højest mulige polarisering, hvilket kræver en detaljeret undersøgelse af de fysiske processer i nanolaget. Få især en idé om fordelingen af det elektriske potentiale inde i laget, når der påføres spænding. Indtil for nylig kunne videnskabsmænd kun stole på et matematisk apparat til at beskrive fænomenet, og først nu er der implementeret en teknik, hvormed det bogstaveligt talt var muligt at se ind i materialet under fænomenets proces.
Den foreslåede teknik, som er baseret på højenergi røntgenfotoelektronspektroskopi, kunne kun implementeres på en speciel installation (synkrotronacceleratorer). Denne er placeret i Hamborg (Tyskland). Alle eksperimenter med hafniumoxid-baserede "ferroelektriske kondensatorer" fremstillet ved MIPT fandt sted i Tyskland. En artikel om det udførte arbejde blev offentliggjort i .
"Ferroelektriske kondensatorer, der er skabt i vores laboratorium, kan, hvis de bruges til industriel produktion af ikke-flygtige hukommelsesceller, give 1010 omskrivningscyklusser - hundrede tusinde gange mere end moderne computer-flashdrev tillader," siger Andrei Zenkevich, en af forfatterne til arbejde, leder af laboratoriet for funktionelle materialer og enheder til nanoelektronik MIPT. Dermed er der taget endnu et skridt mod en ny hukommelse, selvom der stadig er mange, mange skridt at tage.
Kilde: 3dnews.ru