Руските физици са получили материал за нов тип енергонезависима памет

Ултратънките фероелектрични филми, получени от учените, могат да послужат като основа за нелетливи елементи на паметта.

Схематично представяне на силициева тунелна връзка

Защо се нуждаете от енергонезависима памет

Сега обемът на съхранената и обработена информация в света се удвоява на всеки 1,5 години. За да се работи с него, са необходими все повече и повече компютърна памет, главно енергонезависима - тоест такава, която съхранява информация дори след прекъсване на електрозахранването. Идеалното би било "универсална" памет, която има скоростта на RAM, капацитета на твърдия диск и нестабилността на флаш устройството. Енергонезависимата памет, базирана на фероелектрически тунелни кръстовища, се счита за един от най-обещаващите подходи за създаване на такава технология.

Как работи фероелектричният тунелен възел

Фероелектрикът е вещество, способно да „запомни“ посоката на приложено външно електрическо поле. По принцип те не провеждат електрически ток, но при много малки дебелини на фероелектричния слой електроните с известна вероятност все още могат да преминат през него, поради тунелния ефект, който има квантова природа. По този начин информацията се записва в паметта на базата на фероелектрични филми чрез подаване на напрежение към електродите, съседни на ултрафиния фероелектрик, и отчитането му чрез измерване на тунелния ток.

Напречно сечение на изработената структура: легиран поликристален филм от хафний и циркониеви оксиди, отглеждан върху високолегиран силициев субстрат

На теория такава памет може да има изключително висока плътност, скорост на запис и четене и ниска консумация на енергия. Той може да се превърне в енергонезависима алтернатива за съвременната динамична памет с произволен достъп, в която данните могат да се съхраняват без пренаписване само за 0,1 секунди. Досега обаче всички прототипи на устройства, базирани на традиционни фероелектрици, са несъвместими със силициевата технология, която се използва за производството на повечето съвременни микросхеми.

Ново развитие на учените

Екип от изследователи от MIPT, с участието на колеги от Университета в Небраска (САЩ) и Университета в Лозана (Швейцария), за първи път експериментално демонстрира, че легирани поликристални филми от хафний и циркониеви оксиди с дебелина само 2,5 nm имат желаните фероелектрични свойства.

Хафниевият оксид вече се използва при производството на съвременни силициеви логически микросхеми и преди няколко години фероелектричните свойства бяха открити в една от неговите модификации. Заслугата на учените от MIPT е, че те са успели да отгледат ултратънък, прозрачен за тунел филм от това вещество върху силициев субстрат, като същевременно запазват фероелектричните си свойства. В същото време за получаване на такъв филм е използван метод, който се използва широко при производството на съвременни микропроцесори. Сега учените говорят за създаването на енергонезависима компютърна памет, базирана на новия материал.