Ученые Московского физико-технического института совместно с исследователями из Университета Небраски и Университета Лозанны впервые вырастили сверхтонкие (2,5 нанометра) сегнетоэлектрические пленки на основе оксида гафния, которые могут стать основой для элементов энергонезависимой памяти, сообщает пресс-служба МФТИ. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Appl. Mater. Interfaces.

Для работы электронных устройств востребована энергонезависимая память, которая сохраняет информацию даже после отключения электропитания. Если бы эта память к тому же обладала вместимостью жесткого диска, быстротой оперативной памяти и энергонезависимостью внешнего носителя (флешкарты), то ее смело можно было бы назвать универсальной. Предполагается, что такой памятью могло бы стать устройство на сегнетоэлектрических туннельных переходах.

Сегнетоэлектрик способен «запоминать» направление внешнего электрического поля, и в очень малом сегнетоэлектрическом слое ток проходит благодаря туннельному эффекту, имеющему квантовую природу (сам по себе сегнетоэлектрик является изолятором). Теоретически можно записывать информацию в память на основе сегнетоэлектрических пленках через подачу напряжения через электроды, примыкающие к пленкам, а считывать - с помощью измерения туннельного тока. Предполагается, что такая память такая память может обладать высокой плотностью, скоростью записи и считывания, а также низким энергопотреблением и сможет стать энергонезависимой альтернативой для современной динамический оперативной памяти. Но практически на основе тонкопленочных сегнетоэлектриков уже давно изготавливают устройства энергонезависимой памяти, однако возможность их миниатюризации крайне ограничена, к тому же в них используются материалы, которые «не дружат» с технологическими процессами современной микроэлектроники, отмечается в сообщении.

Международная группа ученых впервые экспериментально доказала, что сплавные поликристаллические пленки оксидов гафния и циркония толщиной 2,5 нм обладают сегнетоэлектрическими свойствами.

Оксид гафния уже используется при производстве современных кремниевых логических микросхем, а несколько лет назад в одной из его модификаций были обнаружены сегнетоэлектрические свойства. Заслуга ученых из МФТИ состоит в том, что им удалось вырастить сверхтонкую, туннельно-прозрачную пленку этого вещества на кремниевой подложке, сохранив при этом его сегнетоэлектрические свойства, отмечается в сообщении. Для роста пленки использовался метод атомно-слоевого осаждения, который широко применяется в производстве современных микропроцессоров.

«Поскольку структуры из этого материала совместимы с кремниевой технологией, можно рассчитывать, что в ближайшем будущем непосредственно на кремнии могут быть созданы новые устройства энергонезависимой памяти с использованием сегнетоэлектрических поликристаллических слоев оксида гафния», — цитируются в сообщении слова ведущего автора исследования, заведующего лабораторией функциональных материалов и устройств для наноэлектроники Андрея Зенкевича.