Forskere lukker ind om ny ikke -flygtig hukommelse

Forskere fra Moskva Institut for Fysik og Teknologi, sammen med deres kolleger fra Tyskland og USA, har opnået et gennembrud i ikke -flygtige hukommelsesenheder. Teamet fandt på en unik metode til måling af den elektriske potentialfordeling over en ferroelektrisk kondensator, hvilket kan føre til oprettelse af hukommelsesstørrelser hurtigere end nuværende flash- og solid-state-drev, modstår 1 million gange så mange omskrivningscyklusser. Avisen blev offentliggjort i Nanoskala .

Hafniumdioxid-baseret hukommelse er baseret på et dielektrikum, der allerede er kendt af mikroelektronikindustrien. Underkastet temperaturbehandling og legering, et hafniumdioxidlag i nanometer-skala kan danne metastabile krystaller, der besidder ferroelektriske egenskaber-det vil sige de "husker" retningen af ​​det elektriske felt, der anvendes på dem.

Den nye hukommelsescelle er en zirkonium-hafniumoxidfilm, der er 10 nanometer tyk mellem to elektroder. Dens struktur ligner en konventionel elektrisk kondensator. For at gøre ferroelektriske kondensatorer anvendelige som hukommelsesceller, deres restpolarisering skal maksimeres; og for at sikre, at ingeniører har brug for en detaljeret forståelse af de processer, der sker i nanofilmen. Dette indebærer at forklare, hvordan det elektriske potentiale fordeles over filmen efter spændingsapplikation og polarisationsomvendelse. Siden opdagelsen af ​​en ferroelektrisk fase i hafniumoxid for 10 år siden, den potentielle fordeling på nanoskalaen er kun blevet modelleret, men ikke direkte målt. Sidstnævnte er blevet rapporteret i det seneste papir i Nanoskala .

Holdet anvendte en teknik kendt som højenergi røntgenfotoemissionsspektroskopi. Den specialiserede metode, der er udviklet ved MIPT, er baseret på den såkaldte stand-wave-tilstand for den kraftige monokromatiske røntgenstråle, hvilket kræver en synkrotron lyskilde for at producere. Maskinen, der blev brugt i undersøgelsen, er placeret i Hamborg, Tyskland. Det blev brugt til at udføre målinger på de hafniumoxidbaserede hukommelsescelleprototyper fremstillet på MIPT.

"Hvis den bruges til industriel produktion af ikke -flygtige hukommelsesceller, de ferroelektriske kondensatorer udviklet i vores laboratorium kunne udholde 10 milliarder omskrivningscyklusser, hvilket er 100, 000 gange mere end state-of-the-art flash-drev kan overleve, "sagde studieforfatter Andrei Zenkevich, der leder Laboratory of Functional Materials and Devices for Nanoelectronics på MIPT.

En yderligere fordel ved ferroelektriske hukommelsesenheder er, at ekstern stråling absolut ikke har nogen effekt på dem, i modsætning til deres halvlederbaserede analoger. Det betyder, at den flash-lignende hukommelse om fremtiden endda kan klare vejreksponering og fungere i det ydre rum.