Lo sviluppo di dispositivi per lo stoccaggio di dati digitali non volatili è in corso da decenni. Una vera svolta è avvenuta poco meno di 20 anni fa con la memoria di tipo NAND, anche se la sua progettazione è iniziata circa 20 anni prima. Oggi, dopo circa mezzo secolo dall'inizio di ricerche su larga scala, dalla produzione e dai continui sforzi per migliorare la NAND, questo tipo di memoria è vicino a esaurire le sue possibilità di sviluppo. È necessario porre le basi per passare a un altro tipo di celle di memoria con migliori caratteristiche energetiche, di velocità e di altro tipo. A lungo termine, questa memoria potrebbe essere quella basata su memorie segnetoelettriche di nuova generazione.
Le segnetoelettriche (nella letteratura straniera si usa il termine ferroelettro) sono dielettrici che possiedono memoria rispetto al campo elettrico applicato o, in altre parole, si caratterizzano per una polarizzazione residua delle cariche. La memoria basata su segnetoelettrici non è una novità. La sfida è stata ridurre le dimensioni delle celle segnetoelettriche a livello nanometrico.
Tre anni fa, gli scienziati dell'MFITI hanno sviluppato una tecnologia di produzione di materiali a film sottile per la memoria segnetoelettrica basata su ossido di hafnio (HfO2). Anche questo non è un materiale unico. Questo dielettrico è stato utilizzato per diversi anni nella produzione di transistor con gate metallici in processori e logica digitale. Sulla base dei film policristallini compositi di ossidi di hafnio e zirconio spessi 2,5 nm proposti dall'MFITI, è stato possibile creare giunzioni con proprietà segnetoelettriche.
Per utilizzare i condensatori segnetoelettrici (come sono stati chiamati nell'MFITI) come celle di memoria, è necessario raggiungere una polarizzazione massima, il che richiede uno studio approfondito dei processi fisici nello strato nanometrico. In particolare, è necessario comprendere la distribuzione del potenziale elettrico all'interno dello strato durante l'applicazione della tensione. Fino a poco tempo fa, gli scienziati potevano basarsi solo sugli strumenti matematici per descrivere il fenomeno, e solo ora è stata realizzata una metodologia che consente di osservare letteralmente l'interno del materiale durante il fenomeno.
La metodologia proposta, che si basa sulla spettroscopia fotoelettronica a raggi X ad alta energia, poteva essere realizzata solo su installazioni speciali (acceleratori di sincrotrone). Una di queste si trova ad Amburgo (Germania). Tutti gli esperimenti con i "condensatori segnetoelettrici" prodotti all'MFITI sono stati condotti 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 volatili, possono garantire 10^10 cicli di riscrittura — cento mila volte di più di quanto permettano le moderne chiavette USB", afferma Andrey Zenkevich, uno degli autori del lavoro e caporedattore del laboratorio di materiali funzionali e dispositivi per la nanoelettronica dell'MFITI. Così facendo, è stato fatto un ulteriore passo verso la nuova memoria, anche se ci sono ancora molti, moltissimi passi da compiere.
Fonte: 3dnews.ru
