Skapandet och utvecklingen av enheter för icke-flyktig lagring av digital data har pågått i många decennier. Ett verkligt genombrott gjordes för lite mindre än 20 år sedan av NAND-minnet, även om dess utveckling startade 20 år tidigare. Idag, ungefär ett halvt sekel efter starten av storskalig forskning, produktionsstart och ständiga ansträngningar för att förbättra NAND, är denna typ av minne nära att uttömma sin utvecklingspotential. Det är nödvändigt att lägga grunden för övergången till en annan minnescell med bättre energi, hastighet och andra egenskaper. På lång sikt kan ett sådant minne vara en ny typ av ferroelektriskt minne.
Ferroelektrik (termen ferroelektrik används i utländsk litteratur) är dielektrika som har ett minne av det pålagda elektriska fältet eller, med andra ord, kännetecknas av restpolarisering av laddningar. Ferroelektriskt minne är inget nytt. Utmaningen var att skala ner ferroelektriska celler till nanoskalanivå.
För tre år sedan, forskare vid MIPT teknologi för tillverkning av tunnfilmsmaterial för ferroelektriskt minne baserat på hafniumoxid (HfO2). Detta är inte heller unikt material. Denna dielektrikum har använts i flera fem år i rad för att tillverka transistorer med metallgrindar i processorer och annan digital logik. Baserat på legerade polykristallina filmer av hafnium- och zirkoniumoxider med en tjocklek på 2,5 nm som föreslagits vid MIPT, var det möjligt att skapa övergångar med ferroelektriska egenskaper.
För att ferroelektriska kondensatorer (som de började kallas på MIPT) ska kunna användas som minnesceller är det nödvändigt att uppnå högsta möjliga polarisering, vilket kräver en detaljerad studie av de fysiska processerna i nanoskiktet. I synnerhet ska du få en uppfattning om fördelningen av elektrisk potential inuti lagret när spänning appliceras. Fram till nyligen kunde forskare bara lita på en matematisk apparat för att beskriva fenomenet, och först nu har en teknik implementerats med vilken det bokstavligen var möjligt att titta in i materialet under fenomenets process.
Den föreslagna tekniken, som är baserad på högenergiröntgenfotoelektronspektroskopi, kunde endast implementeras på en speciell installation (synkrotronacceleratorer). Den här ligger i Hamburg (Tyskland). Alla experiment med hafniumoxidbaserade "ferroelektriska kondensatorer" tillverkade vid MIPT ägde rum i Tyskland. En artikel om det utförda arbetet publicerades i .
"De ferroelektriska kondensatorerna som skapas i vårt laboratorium, om de används för industriell produktion av icke-flyktiga minnesceller, är kapabla att tillhandahålla 1010 omskrivningscykler - hundra tusen gånger fler än vad moderna datorblixtenheter tillåter", säger Andrei Zenkevich, en av de författare till arbetet, chef för laboratoriet för funktionella material och enheter för nanoelektronik MIPT. Därmed har ytterligare ett steg tagits mot ett nytt minne, även om det fortfarande finns många, många steg att ta.
Källa: 3dnews.ru