Гафний может стать основой для памяти компьютеров будущего
15 мая 2018
Фото: Экспериментальная установка, схема. Сверху — острая игла, при помощи которой физики определяли поляризацию сегнетоэлектрического материала; далее идёт «бутерброд» из проводника, изолятора, оксида гафния и снова проводника на кремниевой подложке: эти слои
Оксид гафния относится к сегнетоэлектрикам - веществам, которые обладают и качествами диэлектриков, и в то же самое время спонтанной поляризацией: в материале на определенных участках часть электронов смещается в сторону, создавая заряженный участок. Как правило, они возникают при определенной температуре, и остаются заряженными даже при отсутствии внешнего электрического поля. Это свойство позволяет, например, создавать микроскопические ячейки для компьютерной памяти.
Оксид гафния проявляет свои сегнетооэлектрические свойства только в очень тонких (от 5 до 20 нанометров) плёнках, получить которые можно, например, методом атомно-слоевого осаждения. Именно этот методику использовали ученые. Как поясняется в пресс-релизе, позволяет получать конформные, то есть однородные по толщине плёнки. По словам ученых, этот материал очень интересен с точки зрения микроэлектроники, так как, помимо производства уже выпускающихся устройств, он может быть использован в перспективных научных задачах - например, в трёхмерной микроэлектронике.
Для выявления процессов, происходящих с оксидом гафния при переполяризации на микроскопическом уровне, ученые использовали метод атомно-силовой микроскопии.
«Передвигая вдоль поверхности материала особо острую иглу и подавая электрическое напряжение на обкладки конденсатора, мы получили данные как о рельефе поверхности, в этой части метод напоминал атомно-силовую микроскопию, так и о распределении поляризации в материале», - пояснила ведущий автор исследования, старший научный сотрудник лаборатории нейровычислительных систем МФТИ Анастасия Чуприк.
Полученные в ходе экспериментов данные впервые позволили показать существование у оксида гафния доменов, то есть микроскопических участков сегнетоэлектрика с определённой поляризацией. Игла микроскопа, попадая на такие участки, по-разному отклонялась из-за изменений электрического поля, и это позволяло выявить границы доменов с точностью до нескольких нанометров.
Также учёные подтвердили, что в результате воздействия электрического поля кристаллическая решётка оксида гафния перестраивается. При перезарядке конденсаторов элементарные ячейки решётки из скошенных прямоугольных призм (так называемая моноклинная сингония) становятся прямоугольными параллелепипедами (это ромбическая сингония), а именно такие ячейки позволяют этому материалу становиться сегнетоэлектриком. Наличие таких изменений предполагалось рядом исследователей ранее, но для подтверждения этой гипотезы физикам недоставало информации.
- 25 марта 2024 В мире будет расти глобальная конкуренция за обладание редкоземельным сырьем — Андрей Шевченко
- 21 марта 2024 Ассоциация РМ и РЗМ и Национальная ассоциация производителей источников тока «РУСБАТ» заключили соглашение о сотрудничестве Новости 21 марта 2024
- 19 марта 2024 Руслан Димухамедов выступил на III отраслевой конференции «Редкие и редкоземельные металлы»
- 18 марта 2024 Журнал «Редкие земли» на заседании Горного совета Северо-Западного федерального округа
- 18 марта 2024 Горнорудный дивизион Росатома расширяет выпуск редкоземельной продукции. При участии СМЗ выплавлен первый слиток металлического тантала
- 15 марта 2024 Соликамск отметил день рождения магниевого завода
- 7 марта 2024 III Отраслевая конференция «Редкие и Редкоземельные металлы»
- 2 марта 2024 Владимир Путин поручил нацелить геологоразведку на поиск редкоземельных материалов и другого сырья для экономики
- 16 февраля 2024 Замминистра ответил на вопросы журнала Редкие земли
- 15 февраля 2024 Андрей Андрианов о запуске в России производства постоянных редкоземельных магнитов
- 15 февраля 2024 Ключевые успехи российской промышленности представили на выставке-форуме «Россия»
- 13 февраля 2024 Дойти до конца цепочки
- 12 февраля 2024 Журнал «Редкие земли» на Торжественном вечере, посвящённом 300-летию Российской академии наук
- 7 февраля 2024 «Нет ничего выше и прекраснее, чем давать счастье многим людям», — Людвиг ван Бетховен.
- 22 января 2024 «ПУШКИНСКИЙ ВЕЧЕР» в Усадьбе Салтыковых-Чертковых