Tworzenie i rozwój urządzeń do nieulotnego przechowywania danych cyfrowych trwa już od wielu dziesięcioleci. Prawdziwego przełomu dokonała nieco niecałe 20 lat temu pamięć NAND, choć jej rozwój rozpoczął się 20 lat wcześniej. Dziś, około pół wieku od rozpoczęcia badań na dużą skalę, rozpoczęcia produkcji i ciągłych wysiłków zmierzających do udoskonalenia NAND, pamięć tego typu jest bliska wyczerpania swojego potencjału rozwojowego. Konieczne jest położenie podwalin pod przejście do innej komórki pamięci o lepszej energii, szybkości i innych cechach. W dłuższej perspektywie taka pamięć może stać się nowym typem pamięci ferroelektrycznej.
Ferroelektryki (w literaturze zagranicznej używany jest termin ferroelektryki) to dielektryki, które posiadają pamięć przyłożonego pola elektrycznego, czyli innymi słowy charakteryzują się szczątkową polaryzacją ładunków. Pamięć ferroelektryczna nie jest niczym nowym. Wyzwanie polegało na zmniejszeniu skali ogniw ferroelektrycznych do poziomu nanoskali.
Trzy lata temu naukowcy z MIPT technologia wytwarzania cienkowarstwowego materiału do pamięci ferroelektrycznej na bazie tlenku hafnu (HfO2). To także nie jest materiał wyjątkowy. Ten dielektryk był używany przez kilka pięciu lat z rzędu do produkcji tranzystorów z metalowymi bramkami w procesorach i innych układach logicznych cyfrowych. W oparciu o zaproponowane w MIPT stopowe warstewki polikrystaliczne tlenków hafnu i cyrkonu o grubości 2,5 nm możliwe było wytworzenie przejść o właściwościach ferroelektrycznych.
Aby kondensatory ferroelektryczne (jak zaczęto je nazywać w MIPT) nadawały się do wykorzystania jako ogniwa pamięci, konieczne jest osiągnięcie jak największej polaryzacji, co wymaga szczegółowego zbadania procesów fizycznych zachodzących w nanowarstwie. W szczególności zapoznaj się z rozkładem potencjału elektrycznego wewnątrz warstwy po przyłożeniu napięcia. Do niedawna naukowcy do opisu zjawiska mogli polegać jedynie na aparacie matematycznym, dopiero teraz wdrożono technikę, dzięki której dosłownie możliwe było zaglądanie do wnętrza materiału podczas procesu zjawiska.
Proponowana technika, oparta na wysokoenergetycznej spektroskopii fotoelektronów rentgenowskich, mogła zostać wdrożona jedynie na specjalnej instalacji (akceleratory synchrotronowe). Ten znajduje się w Hamburgu (Niemcy). Wszystkie eksperymenty z „kondensatorami ferroelektrycznymi” na bazie tlenku hafnu produkowanymi w MIPT odbywały się w Niemczech. Artykuł o przeprowadzonych pracach ukazał się w .
„Kondensatory ferroelektryczne powstałe w naszym laboratorium, jeśli zostaną wykorzystane do przemysłowej produkcji komórek pamięci nieulotnej, mogą zapewnić 1010 cykli zapisu – sto tysięcy razy więcej, niż pozwalają na to współczesne komputerowe dyski flash” – mówi Andrei Zenkevich, jeden z autorów książki pracy, kierownik laboratorium materiałów i urządzeń funkcjonalnych dla nanoelektroniki MIPT. Tym samym uczyniono kolejny krok w kierunku nowej pamięci, chociaż pozostaje jeszcze wiele, wiele kroków do podjęcia.
Źródło: 3dnews.ru