MFTI teadlased on teinud sammu uue „välkmälu“ poole

Kaasar ja arendada seadmeid energiavajadusteta digitaalsete andmete salvestamiseks on käidud juba mitu aastakümmet. Suure läbimurde tegi NAND-tüüpi mälu vähem kui 20 aastat tagasi, kuigi selle arendus algas veel 20 aastat varem. Täna, umbes viiskümmend aastat pärast ulatuslikke uuringute algust, tootmise käivitamist ja pidevaid jõupingutusi NANDi täiustamiseks, on see mälu tüüp lähedal oma arengu võimaluste ammendumisele. On oluline luua alus üleminekuks teise mälurakenduse, mis omab paremaid energiatõhususe, kiiruslike ja muude omaduste poolest. Pikaajalise perspektiivi seisukohalt võib selliseks mäluks saada uus tüüpi segnetoelektriline mälu.

Segnetoelektrikud (välismaises kirjanduses kasutatakse terminit ferroelektrikud) on dielektrikud, millel on mälu rakendatud elektrivälja kohta või teisisõnu, millele on iseloomulik jääkpolariseerimine. Segnetoelektrike mälu ei ole midagi uut. Probleemiks on olnud segnetoelektriliste rakkude mastaabi vähendamine nano suurusjärku.

Kolm aastat tagasi teadlased MFTI-s esitanud tehnoloogia õhukese kihi materjali valmistamiseks segnetoelektrilise mälu jaoks, mis põhineb hafniumi oksüdil (HfO2). See ei ole samuti ainulaadne materjal. Seda dielektrikut on mitmeid aastaid järjest kasutatud metalliste lukukleepelementidega transistori valmistamiseks protsessorites ja muus digitaalses loogikas. MFTI esitatud sulamite polükristalsete kihtide hafniumi ja tsirkooniumoksiidi paksusega 2,5 nm põhjal on õnnestunud luua üleminekud segnetoelektriliste omadustega.

Kuna segnetoelektrilisi kondensaatoreid (nagu neid MFTI-s hakati kutsuma) saab kasutada mälurakkudena, on vajalik maksimaalse polariseerimise saavutamine, mille eesmärk on vormida põhjalik arusaam füüsikalistest protsessidest nanoskaalas. Eriti oluline on saada arusaam elektrilise potentsiaali jaotusest kihi sees pinget rakendades. Veel hiljuti said teadlased toetuda vaid matemaatilisele aparatuurile selle nähtuse kirjeldamiseks, ja alles praegu on ellu viidud meetod, mis võimaldab sõna otseses mõttes pilku heita materjali sisse nähtuse ajal.

Pakutud meetod, mis põhineb kõrgeenergia röntgenfotonite elektronide spektraalanalüüsil, sai teostada ainult spetsiaalses seadmes (sünkrotroni kiirendites). Üks selline seade asub Hamburgis (Saksamaa). Kõik katsed MFTI-s valmistatud hafniumioksiidist segnetoelektriliste kondensaatoritega viidi läbi Saksamaal. Artiklit teostatud töö kohta on avaldatud Nanoskaala.

„Meie laboratooriumis loodud segnetoelektrilised kondensaatorid, kui neid rakendada tööstuslikuks energiat sõltumatute mälurakkude tootmiseks, suudavad tagada 10^10 kirjutus-tsüklit – sada tuhat korda rohkem, kui lubavad tänapäevased arvuti flash-mälud,” kinnitab Andrei Zenkovich, üks töö autoreid, MFTI funktsionaalsete materjalide ja nanoelektroonika seadmete labori juhataja. Nii on saavutatud veel üks samm uue mälu suunas, kuigi neid samme tuleb teha veel väga ja väga palju.

Allikas: 3dnews.ru