A digitális adatok nem felejtő tárolására szolgáló eszközök létrehozása és fejlesztése évtizedek óta folyik. Igazi áttörést valamivel kevesebb, mint 20 éve a NAND memória hozott, bár fejlesztése 20 évvel korábban kezdődött. Manapság, mintegy fél évszázaddal a nagyszabású kutatások, a gyártás megkezdése és a NAND tökéletesítésére irányuló folyamatos erőfeszítések után, ez a fajta memória már közel áll a fejlesztési potenciál kimerítéséhez. Meg kell alapozni egy másik, jobb energiával, sebességgel és egyéb tulajdonságokkal rendelkező memóriacellára való átállást. Hosszú távon egy ilyen memória egy új típusú ferroelektromos memória lehet.
A ferroelektrikumok (a külföldi szakirodalomban a ferroelektrikumok kifejezést használják) olyan dielektrikumok, amelyek memóriával rendelkeznek az alkalmazott elektromos térről, vagy más szóval a töltések maradék polarizációja jellemzi őket. A ferroelektromos memória nem újdonság. A kihívás az volt, hogy a ferroelektromos cellákat nanoméretű szintig le kell méretezni.
Három évvel ezelőtt a MIPT tudósai a hafnium-oxid (HfO2) alapú ferroelektromos memória vékonyréteg-anyag gyártásának technológiája. Ez sem egyedi anyag. Ezt a dielektrikumot több öt éve használják egymás után fémkapukkal ellátott tranzisztorok előállítására processzorokban és más digitális logikában. A MIPT-nél javasolt 2,5 nm vastagságú hafnium és cirkónium-oxidok ötvözött polikristályos filmjei alapján ferroelektromos tulajdonságú átmeneteket lehetett létrehozni.
Ahhoz, hogy a ferroelektromos kondenzátorokat (ahogy a MIPT-nél kezdték nevezni) memóriacellaként lehessen használni, a lehető legmagasabb polarizáció elérése szükséges, amihez a nanorétegben zajló fizikai folyamatok részletes tanulmányozása szükséges. Különösen, hogy képet kapjon az elektromos potenciál eloszlásáról a rétegen belül, amikor feszültséget alkalmaznak. Egészen a közelmúltig a tudósok csak egy matematikai apparátusra hagyatkozhattak a jelenség leírásában, és csak mostanra valósítottak meg egy olyan technikát, amellyel szó szerint be lehetett nézni az anyag belsejébe a jelenség folyamata során.
A javasolt technika, amely nagy energiájú röntgen-fotoelektron-spektroszkópián alapul, csak speciális telepítésen (szinkrotrongyorsítókon) lenne megvalósítható. Ez Hamburgban (Németország) található. A MIPT-ben gyártott hafnium-oxid alapú „ferroelektromos kondenzátorokkal” végzett valamennyi kísérlet Németországban zajlott. Az elvégzett munkáról cikk jelent meg ben .
„A laboratóriumunkban megalkotott ferroelektromos kondenzátorok, ha nem felejtő memóriacellák ipari gyártására használjuk őket, 1010 újraírási ciklust képesek biztosítani – százezerszer többet, mint amennyit a modern számítógépes flash meghajtók lehetővé tesznek” – mondja Andrej Zenkevich, az egyik a munka szerzői, a nanoelektronikai funkcionális anyagok és eszközök laboratóriumának vezetője MIPT. Így újabb lépés történt egy új emlék felé, bár még sok-sok lépés van hátra.
Forrás: 3dnews.ru