La creazione e lo sviluppo di dispositivi per la memorizzazione digitale indipendente dall'energia sono in corso da decenni. Un vero e proprio avanzamento è avvenuto circa 20 anni fa con la memoria di tipo NAND, anche se il suo sviluppo era iniziato circa 20 anni prima. Oggi, a quasi mezzo secolo dall'inizio delle ricerche su larga scala, dalla produzione e dai costanti sforzi per il miglioramento della memoria NAND, questo tipo di memoria è vicino al limite delle sue possibilità di sviluppo. È necessario preparare il terreno per il passaggio a un altro tipo di cella di memoria con migliori caratteristiche energetiche, di velocità e altro. Nel lungo termine, un tale tipo di memoria potrebbe essere la memoria segnetolettrica di nuova generazione.
I segnetolettrici (nella letteratura straniera viene utilizzato il termine ferrolettrici) sono dielettrici che hanno memoria del campo elettrico applicato o, in altre parole, si caratterizzano per la polarizzazione residua delle cariche. La memoria basata su segnetolettrici non è qualcosa di nuovo. La sfida era ridurre la scala delle celle segnetolettriche a livello nanometrico.
Tre anni fa, i ricercatori del MIPT la tecnologia di fabbricazione di materiali a film sottile per memoria segnetolettrica basata su ossido di hafnio (HfO2). Questo non è un materiale unico. Questo dielettrico è stato utilizzato per anni per realizzare transistor a gate metallico in processori e in altra logica digitale. Sulla base dei film policristallini di ossidi di hafnio e zirconio proposti dal MIPT con uno spessore di 2,5 nm, è stato possibile creare giunzioni con proprietà segnetolettriche.
Per utilizzare i condensatori segnetoelettrici (come vengono chiamati al MIPT) come celle di memoria, è necessario ottenere la polarizzazione massima possibile, il che richiede uno studio dettagliato dei processi fisici nel nanoscale. In particolare, è fondamentale avere una comprensione della distribuzione del potenziale elettrico all'interno dello strato quando viene applicata una tensione. Fino a tempi recenti, gli scienziati potevano contare solo sugli strumenti matematici per descrivere il fenomeno, e solo ora è stata realizzata una metodologia che ha letteralmente permesso di curiosare all'interno del materiale durante il processo del fenomeno.
La metodologia proposta, che si basa sulla spettroscopia fotoelettronica a raggi X ad alta energia, potrebbe essere implementata solo su impianti specializzati (acceleratori-sincrotroni). Uno di questi si trova ad Amburgo (Germania). Tutti gli esperimenti con i "condensatori segnetoelettrici" realizzati al MIPT basati su ossido di hafnio si sono svolti in Germania. L'articolo sul lavoro svolto è stato pubblicato in .
«I condensatori segnetoelettrici creati nel nostro laboratorio, se utilizzati per la produzione industriale di celle di memoria non volatile, possono garantire 10^10 cicli di riscrittura — centomila volte in più rispetto a quanto consentito dalle moderne chiavette USB», afferma Andrei Zenkovich, uno degli autori del lavoro, responsabile del laboratorio di materiali funzionali e dispositivi per la nanoelettronica al MIPT. Così facendo, si fa un ulteriore passo verso una nuova memoria, anche se ce ne sono ancora molti da fare.
Fonte: 3dnews.ru
