Tworzenie i rozwój urządzeń do energooszczędnego przechowywania danych cyfrowych trwa od wielu dziesięcioleci. Prawdziwy przełom miał miejsce nieco mniej niż 20 lat temu, gdy wprowadzono pamięć typu NAND, chociaż jej rozwój rozpoczął się już 20 lat wcześniej. Dziś, po około pół wieku intensywnych badań, rozpoczęcia produkcji i stałych wysiłków w zakresie doskonalenia pamięci NAND, ten typ pamięci jest bliski wyczerpania swoich możliwości rozwoju. Należy położyć fundamenty pod przejście na inny typ komórki pamięci, charakteryzujący się lepszymi właściwościami energetycznymi, prędkościowymi i innymi cechami. W dłuższej perspektywie, taka pamięć może stać się nowym typem pamięci segmentoelektrycznej.
Segmentoelektryki (w literaturze zagranicznej używa się terminu ferroelektryki) to dielektryki, które mają pamięć o nałożonym polu elektrycznym, a innymi słowy, charakteryzują się pozostałą polaryzacją ładunków. Pamięć oparta na segmentoelektrykach nie jest niczym nowym. Problemu stanowiło zmniejszenie rozmiarów komórek segmentoelektrycznych do poziomu nano.
Trzy lata temu naukowcy z MFTI opracowali technologię produkcji cienkowarstwowego materiału dla pamięci segmentoelektrycznej na bazie tlenku hafniu (HfO2). To również nie jest unikalny materiał. Ten dielektryk przez kilka lat był stosowany do produkcji tranzystorów z metalowymi bramkami w procesorach oraz innej logice cyfrowej. Na bazie proponowanych w MFTI stopowych polikrystalicznych cienkowarstw tlenków hafniu i cyrkonu o grubości 2,5 nm udało się stworzyć przejścia o właściwościach segmentoelektrycznych.
Aby segnetoelektryczne kondensatory (jak je nazywają w MFTI) mogły być używane jako komórki pamięci, konieczne jest osiągnięcie maksymalnej możliwej polaryzacji, co wymaga szczegółowego badania procesów fizycznych w nanoswarstwie. W szczególności należy uzyskać wyobrażenie o rozkładzie potencjału elektrycznego wewnątrz warstwy po przyłożeniu napięcia. Do niedawna naukowcy mogli polegać jedynie na aparacie matematycznym do opisu tego zjawiska, a dopiero teraz zrealizowano metodę, która dosłownie pozwoliła zajrzeć w głąb materiału podczas tego zjawiska.
Proponowana metoda, która opiera się na wysokotemperaturowej rentgenowskiej fotoelektronowej spektroskopii, mogła być zaimplementowana tylko na specjalnej aparaturze (przyspieszaczach synchrotronowych). Taki znajduje się w Hamburgu (Niemcy). Wszystkie eksperymenty z wyprodukowanymi w MFTI „segnetoelektrycznymi kondensatorami” w oparciu o tlenek hafnu miały miejsce w Niemczech. Artykuł dotyczący przeprowadzonej pracy został opublikowany w .
„Stworzone w naszej laboratorium segnetoelektryczne kondensatory, jeśli zostaną zastosowane do przemysłowej produkcji komórek pamięci nieulotnej, są w stanie zapewnić 10^10 cykli zapisu — sto tysięcy razy więcej niż obecnie dopuszczają współczesne pamięci flash,” — twierdzi Andriej Zenkiewicz, jeden z autorów pracy, kierownik laboratorium materiałów funkcjonalnych i urządzeń do nanoelektroniki w MFTI. Tym samym zrobiono kolejny krok w stronę nowej pamięci, chociaż nadal wymaga to bardzo wielu kroków.
Źródło: 3dnews.ru
