ТАСС, 27 ноября. Физики создали уникальные конденсаторы из оксида гафния, которые можно использовать в качестве ячеек сверхбыстрой и почти "вечной" флэш-памяти. Об этом сообщила пресс-служба МФТИ со ссылкой на статью научного журнала Nanoscale.
"Идея использовать эти материалы не нова, однако все открытые ранее вещества с такими свойствами по разным причинам нельзя использовать в наноэлектронике. Наши конденсаторы способны обеспечить до 10 миллиардов циклов перезаписи, что в сто тысяч раз больше, чем допускают современные компьютерные флешки", - рассказал один из авторов работы, физик из МФТИ Андрей Зенкевич.
Ученые достаточно давно знают о необычном свойстве оксида гафния и некоторых других веществ, таких как соли винной кислоты, бария и титана (их называют сегнетоэлектриками). По толще сегнетоэлектриков электроны расположены неравномерно, причем их положением можно управлять при помощи электрических полей.
Это позволяет использовать кристаллы подобных веществ для того, чтобы создавать новый тип энергонезависимой памяти, где данные хранятся в виде "кучек" электронов. По мнению инженеров и физиков, она будет работать так же быстро, как современная ОЗУ, но при этом информация из нее не будет исчезать при отключении питания, что роднит ее с флеш-чипами.
До недавнего времени физики не понимали, как именно происходит процесс "перезаписи" положения электронов в подобных материалах. Это мешало созданию ячеек памяти и сложных структур на базе подобных пленок. Год назад физики из МФТИ и США сделали первый большой шаг к решению этой задачи, выяснив, как меняется устройство сегнетоэлектриков при их попадании внутрь мощных электрических полей.
Новый цифровой век
Благодаря этим данным Зенкевич и его коллеги сделали следующий логический шаг - они создали первые полноценные конденсаторы на базе окиси гафния, которые можно изготовлять при помощи методов современной наноэлектроники. Такой конденсатор представляет собой тончайший слой из сегнетоэлектрика, чья толщина составляет меньше 10 нанометров. К нему с двух сторон примыкают электроды из вольфрама и нитрида титана.
Несмотря на то, что это устройство по своему внешнему облику похоже на классические конденсаторы, его создание было бы невозможным без точного понимания того, как именно распределяются "кучки" электронов внутри оксида гафния при подаче напряжения на электроды и появлении электрического поля между ними.
В решении этой задачи, помимо прошлых замеров, ученым помогли опыты на ускорителе частиц, который может порождать мощные пучки рентгеновских волн. Используя синхротрон, физики "обстреливали" конденсаторы при помощи пучков фотонов высокой энергии и наблюдали за тем, как частицы света выбивали электроны из ячеек памяти. Эти опыты российским ученым помогли провести их коллеги из Германии, у которых есть доступ к подходящим для таких экспериментов установкам.
В отличие от других материалов будущего, таких как графен или сульфид молибдена, пленки из оксида гафния применяются в микроэлектронике уже сейчас - их можно встретить в любом современном процессоре или других микросхемах. Это, как надеются ученые, ускорит появление первой "вечной" памяти на базе подобных конденсаторов и удешевит ее производство.