Penciptaan dan pengembangan perangkat untuk penyimpanan data digital non-volatil telah berlangsung selama beberapa dekade. Sebuah terobosan nyata dibuat kurang dari 20 tahun yang lalu oleh memori NAND, meskipun pengembangannya dimulai 20 tahun sebelumnya. Saat ini, sekitar setengah abad setelah dimulainya penelitian skala besar, dimulainya produksi, dan upaya terus-menerus untuk meningkatkan NAND, jenis memori ini hampir kehabisan potensi pengembangannya. Penting untuk meletakkan dasar untuk transisi ke sel memori lain dengan energi, kecepatan, dan karakteristik lainnya yang lebih baik. Dalam jangka panjang, memori semacam itu bisa menjadi memori feroelektrik jenis baru.
Feroelektrik (istilah feroelektrik digunakan dalam literatur asing) adalah dielektrik yang memiliki memori medan listrik yang diterapkan atau, dengan kata lain, dicirikan oleh sisa polarisasi muatan. Memori feroelektrik bukanlah hal baru. Tantangannya adalah menurunkan skala sel feroelektrik ke tingkat skala nano.
Tiga tahun lalu, para ilmuwan di MIPT teknologi pembuatan bahan film tipis untuk memori feroelektrik berdasarkan hafnium oksida (HfO2). Ini juga bukan bahan unik. Dielektrik ini telah digunakan selama lima tahun berturut-turut untuk membuat transistor dengan gerbang logam pada prosesor dan logika digital lainnya. Berdasarkan film polikristalin paduan oksida hafnium dan zirkonium dengan ketebalan 2,5 nm yang diusulkan di MIPT, transisi dengan sifat feroelektrik dapat dibuat.
Agar kapasitor feroelektrik (sebagaimana mereka mulai disebut di MIPT) dapat digunakan sebagai sel memori, perlu untuk mencapai polarisasi setinggi mungkin, yang memerlukan studi rinci tentang proses fisik dalam lapisan nano. Secara khusus, dapatkan gambaran tentang distribusi potensial listrik di dalam lapisan ketika tegangan diterapkan. Sampai saat ini, para ilmuwan hanya dapat mengandalkan peralatan matematika untuk menggambarkan fenomena tersebut, dan baru sekarang sebuah teknik telah diterapkan yang memungkinkan untuk melihat ke dalam materi selama proses fenomena tersebut.
Teknik yang diusulkan, yang didasarkan pada spektroskopi fotoelektron sinar-X energi tinggi, hanya dapat diterapkan pada instalasi khusus (akselerator sinkrotron). Yang ini terletak di Hamburg (Jerman). Semua percobaan dengan “kapasitor feroelektrik” berbasis hafnium oksida yang diproduksi di MIPT dilakukan di Jerman. Sebuah artikel tentang pekerjaan yang dilakukan diterbitkan di .
“Kapasitor feroelektrik yang dibuat di laboratorium kami, jika digunakan untuk produksi industri sel memori non-volatil, dapat menghasilkan 1010 siklus penulisan ulang - seratus ribu kali lebih banyak daripada yang dimungkinkan oleh flash drive komputer modern,” kata Andrei Zenkevich, salah satu penulis dari bekerja, kepala laboratorium bahan fungsional dan perangkat nanoelektronik MIPT. Oleh karena itu, satu langkah lagi telah diambil menuju memori baru, meskipun masih banyak lagi langkah yang harus diambil.
Sumber: 3dnews.ru