Сегнетоэлектрики и туннельные переходы
Сегнетоэлектрики – вещества, которые способны сохранять направление внешнего электрического поля, которое к ним прикладывается. Электрический ток сегнетоэлектрики не проводят.
Туннельный эффект имеет квантовую природу и предполагает, что при очень малой толщине слоя сегнетоэлектрика электроны с определенной вероятностью могут проходить сквозь него. Если на электроды, которые примыкают к тонкому слою сегнетоэлектрика, подать напряжение, то можно записать данные в память. Считывание же выполняется путем измерения туннельного тока.
Нанотехнологии в действии
В основе памяти нового типа – сегнетоэлектрические пленки на основе оксида гафния. Он использовался в создании микросхем и ранее, но сегнетоэлектрические свойства одной из модификаций материала были открыты всего несколько лет назад.
Толщина туннельно-прозрачных пленок – всего 2,5 нм. Выращены они были на кремниевой подложке с применением методики, которая используется в производстве микропроцессоров, при поддержке специалистов из Университета Лозанны (Швейцария) и Университета Небраски (США).
Ведущий автор исследования, заведующий лабораторией функциональных материалов и устройств для наноэлектроники МФТИ Андрей Зенкевич заявляет, что структуры на основе оксида гафния совместимы с кремниевой технологией. Это означает, что новая энергонезависимая память на базе российской разработки будет создана в ближайшем будущем.
Преимущества новой памяти
Разработчики подчеркивают, что память на основе сегнетоэлектрических туннельных переходов будет обладать крайне высокой скоростью чтения и записи, большой плотностью хранения информации и сниженным энергопотреблением. Фактически она сможет заменить используемую сегодня оперативную память, в которой данные без перезаписи могут храниться не более 0,1 с, при этом информация сможет храниться сколь угодно долго.