Учёные из Вашингтонского университета в Сент-Луисе совместно с коллегами обнаружили новый подход к созданию сверхплотной памяти. Исследования показали, что электрическим состоянием некоторых материалов можно управлять на уровне отдельных атомов, открывая возможности для дальнейшей миниатюризации запоминающих устройств.
Особое внимание исследователи уделили диоксиду гафния — материалу, который уже применяется в современных кремниевых транзисторах в качестве изолятора. При определённых условиях он способен проявлять сегнетоэлектрические свойства, то есть сохранять электрическую поляризацию даже после отключения внешнего поля.
Это позволяет рассматривать его как основу для энергонезависимой памяти, в которой разные направления поляризации могут соответствовать цифровым нулю и единице.
В ходе экспериментов команда изучила тонкие кристаллические плёнки диоксида гафния с добавлением лантана. Учёные выяснили, что материал можно стабилизировать в антиферроэлектрическом состоянии, а затем изменять его электрическую структуру с помощью внешнего поля. Такой подход потенциально упрощает создание переключаемых элементов памяти.
Ещё более необычный результат исследователи получили при изучении диоксида циркония. В нём обнаружились области электрической поляризации площадью менее одного квадратного нанометра. Оказалось, что дополнительные атомы кислорода помогают стабилизировать границы между такими областями.
Компьютерное моделирование показало, что эти границы могут проводить электрический ток и перемещаться под действием напряжения. Если научиться точно управлять их положением, в будущем их можно будет использовать в новых типах запоминающих устройств.
Исследователи считают, что полученные результаты особенно важны на фоне растущего спроса на память для систем искусственного интеллекта. Однако пока речь идёт о фундаментальных исследованиях материалов, а не о готовой технологии производства чипов.
Читать TechDigest в Google
