El desarrollo de dispositivos para el almacenamiento de datos digitales sin energía se ha llevado a cabo durante décadas. Un verdadero avance ocurrió hace poco menos de 20 años con la memoria NAND, aunque su desarrollo comenzó unos 20 años antes. Hoy, después de aproximadamente medio siglo desde el inicio de investigaciones a gran escala, producción y esfuerzos constantes para mejorar la NAND, este tipo de memoria se encuentra cerca de alcanzar el límite de sus posibilidades de evolución. Es necesario establecer las bases para la transición a un nuevo tipo de célula de memoria que ofrezca mejores características energéticas, de velocidad y otras. A largo plazo, esta memoria podría ser la memoria ferroeléctrica de nueva generación.
Los ferroeléctricos (en la literatura extranjera se utiliza el término ferroelectric) son dieléctricos que tienen memoria del campo eléctrico aplicado o, en otras palabras, se caracterizan por una polarización residual de cargas. La memoria ferroeléctrica no es algo nuevo. El desafío ha sido reducir la escala de las celdas ferroeléctricas al nivel nanométrico.
Hace tres años, científicos en el MIPT desarrollaron la tecnología para fabricar un material en película delgada para memoria ferroeléctrica basado en óxido de hafnio (HfO2). Este no es un material único. Este dieléctrico se ha utilizado durante varios años para fabricar transistores con puertas metálicas en procesadores y otra lógica digital. Basándose en films policristalinos de óxido de hafnio y circonio de 2.5 nm de espesor propuestos en el MIPT, se pudo crear transiciones con propiedades ferroeléctricas.
Para que los condensadores ferroeléctricos (así es como se les empezó a llamar en el MIPT) se puedan utilizar como celdas de memoria, es necesario lograr la polarización máxima posible, lo que requiere un estudio detallado de los procesos físicos en la capa delgada. En particular, es importante entender la distribución del potencial eléctrico dentro de la capa al aplicar voltaje. Hasta hace poco, los científicos solo podían apoyarse en herramientas matemáticas para describir el fenómeno, y solo ahora se ha implementado una metodología que permite literalmente explorar el interior del material durante el fenómeno.
La metodología propuesta, que se basa en la espectroscopía fotoelectrónica de rayos X de alta energía, solo pudo ser implementada en un dispositivo especial (aceleradores de sincrotrones). Uno de ellos se encuentra en Hamburgo (Alemania). Todos los experimentos realizados con los "condensadores piezoeléctricos" fabricados en el MFTI, basados en óxido de hafnio, se llevaron a cabo en Alemania. El artículo sobre el trabajo realizado ha sido publicado en .
"Los condensadores piezoeléctricos creados en nuestro laboratorio, si se aplican para la fabricación industrial de celdas de memoria no volátil, son capaces de proporcionar 10^10 ciclos de reescritura, lo que es cien mil veces más que lo que permiten las modernas unidades flash de ordenador", afirma Andrey Zenkevic, uno de los autores del trabajo y jefe del laboratorio de materiales funcionales y dispositivos para nanoelectrónica del MFTI. Así, se ha dado un paso más hacia la nueva memoria, aunque aún quedan muchos pasos por dar.
Fuente: 3dnews.ru
