Пятница 10 октября 2025 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Технологии» В МФТИ разработали наноплёнки для памяти нового типа


В МФТИ разработали наноплёнки для памяти нового типа

Среда, 24 Мая 2017 14:03

Учёные из Центра коллективного пользования МФТИ научились управлять концентрацией кислорода в плёнках оксида тантала, получаемых методом атомно-слоевого осаждения. Такие покрытия могут стать основой для создания перспективного типа энергонезависимой памяти. Статья опубликована в журнале ACS Applied Materials and Interfaces (IF=7.14).

 

Хотите память с быстротой как оперативная, но энергонезависимую и ёмкую как флеш-память?

 

В современном мире способы хранения и обработки информации играют ключевую роль, поэтому большое количество научных групп и корпораций работает над разработкой новых типов компьютерной памяти. На сегодня актуальной задачей является создание «универсальной памяти», способной объединить быстроту оперативной памяти и энергонезависимость флешки.

 

Одним из кандидатов является память на основе резистивного переключения — ReRAM, сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию Planet Today. Её принцип работы заключается в изменении сопротивления ячейки памяти под действием приложенного напряжения.Таким образом, высокое и низкое сопротивления ячейки может быть использовано для хранения информации как, например, «0» и «1».

 

Функциональной основой ReRAM-ячейки является структура металл-диэлектрик-металл. В качестве диэлектрического слоя хорошо зарекомендовали себя оксиды переходных металлов(HfO2, Ta2O5). В этом случае приложенное напряжение к ячейке приводит к миграции кислорода, что вызывает изменение сопротивления всей структуры. Таким образом, управление концентрацией кислорода в оксиде является важнейшим параметром, который определяет функциональные свойства ячеек памяти.

 

 

Однако, несмотря на заметные успехи в разработке ReRAM, позиции флэш-памяти довольно стабильны. Это происходит благодаря тому, что для производства флэш-памяти можно использовать трёхмерные массивы ячеек. Это позволяет значительно увеличить плотность ячеек на чипе, в то время как методы создания пленок с дефицитом кислорода, используемые для ReRAM, не подходят для нанесения функциональных слоев на трёхмерные структуры.  

 

Хитрости атомно-слоевого осаждения

 

Чтобы обойти эти трудности, учёные из МФТИ применили метод атомно-слоевого осаждения (АСО или Atomic Layer Deposition — ALD — нанесение тонких пленок, обусловленное протеканием химических реакций на поверхности образца). В последние десятилетия он получил широкое распространение: оптические покрытия, биомедицинские активные поверхности, функциональные слои для наноэлектроники. Есть два ключевых преимущества атомно-слоевого осаждения: во-первых, уникальный контроль над толщиной получаемых плёнок — покрытие в несколько нанометров может быть нанесено с ошибкой в доли нанометра. Во-вторых, метод позволяет однородно покрывать трёхмерные структуры, что затруднительно для большинства современных подходов создания нанопокрытий.

 

В процессе атомно-слоевого осаждения обычно используются два химических реагента: прекурсор и реактант, которые поочередно наносятся на подложку. Химическая реакция между ними ведёт к образованию желаемого покрытия. Стоит отметить, что, помимо необходимого химического элемента, прекурсоры содержат дополнительные соединения — лиганды (например, на основе углерода, хлора и т.д.). Они способствуют протеканию химических реакций и в идеальном процессе АСО должны быть полностью удалены из наносимого покрытия после взаимодействия со вторым реагентом — реактантом. Поэтому подбор реагирующих веществ является ключевым для атомно-слоевого осаждения. Однако создание оксидов с различной концентрацией кислорода, столь необходимых для ReRAM, является непростой задачей для атомно-слоевого осаждения.

 

Андрей Маркеев, к.ф-м.н., ведущий научный сотрудник МФТИ: «Самым трудным в задаче получения оксидов с дефицитом кислорода было найти нестандартные реактанты, позволяющие не только полностью “убрать” лиганды металлического прекурсора, но и контролировать содержание кислорода в получаемой плёнке. Эта задача была успешно решена за счёт использования танталового прекурсора, уже содержащего кислород, а в качестве реактанта — активного водорода, генерируемого в удалённом плазменном разряде».

 

 

Рисунок3.png

Рисунок. Этапы химических реакций при нанесении плёнки оксида тантала с дефицитом кислорода и результаты их анализа методом рентгено-фотоэлектронной спектроскопии

 

 326. Технологический модуль молекулярно-слоевого осаждения тонких плёнок Sunale R-100 - 3.jpg

 

На фото: Экспериментальный кластер для роста и исследования тонких покрытий без контакта с атмосферой (Центр коллективного пользования МФТИ)  

 

 

Ещё одна трудность крылась в подтверждении полученного результата. Дело в том, что если экспериментальный образец вынести из условий вакуума, в котором происходит АСО, то верхний слой диэлектрика под действием атмосферы модифицируется настолько, что обнаружить дефицит кислорода такими «поверхностными» методами анализа, как электронная спектроскопия, уже не удаётся.

 

Константин Егоров, аспирант МФТИ: «В нашей работе важно было не только создать плёнки с разным количеством кислорода, но и подтвердить это экспериментально. Для этого наша команда использовала уникальный экспериментальный кластер, который позволяет проводить рост и исследование осаждённых слоёв, не нарушая вакуума».

 

Исследование поддержано грантом Российского научного фонда №14-19-01645  и программой повышения конкурентоспособности МФТИ «5–100». В работе использовано технологическое и аналитическое оборудование Центра коллективного пользования уникальным научным оборудованием в области нанотехнологий МФТИ.

 
 

 
Волкова Алена Опубликовано в Технологии   Теги память
Читайте также
Найден способ добычи лития для аккумуляторов из пластовых вод с помощью растений Найден способ добычи лития для аккумуляторов из пластовых вод с помощью растений Исследователями РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина разработана биотехнология извлечения лития из водных источников посредством растений. Эксперименты показывают, что металл можно извлекать из пластовых вод нефтегазовых месторождений, рассказывает…
В Радиевом институте создали прибор для определения уровня радиации в воздухе В Радиевом институте создали прибор для определения уровня радиации в воздухе Сотрудниками АО «Радиевый институт им. В.Г. Хлопина», входящего в Научный дивизион госкорпорации «Росатом», разработано устройство для определения состава воздуха. В первую очередь, оно поможет понять, происходили ли в конкретной местности…
В Швейцарии выращивают «мини-мозг» - чипы из человеческих клеток В Швейцарии выращивают «мини-мозг» - чипы из человеческих клеток BBC обнародовала информацию о разработках швейцарской компании FinalSpark, одним из направлений работы которой стало создание компьютеров на базе миниатюрных человеческих мозгов — органоидов. Сотрудник BBC Technology Зои Клейнман побывала в…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над Россией сбили 23 украинских БПЛА МО: за ночь над Россией сбили 23 украинских БПЛА Средства ПВО за ночь сбили 23 украинских БПЛА над территорией России, сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО перехвачены и уничтожены 23 украинских беспилотных летательных аппаратов…
Российский боец рассказал, как ВСУ расстреливали мирных жителей за отказ копать окопы Российский боец рассказал, как ВСУ расстреливали мирных жителей за отказ копать окопы Украинские боевики при оккупации населённых пунктов Запорожской области использовали местных жителей в качестве рабочей силы, а за отказ сотрудничать расправлялись с мужчинами, сообщил РИА Новости пулемётчик группировки войск "Восток" с…
Израиль одобрил план возвращения всех заложников из Газы Израиль одобрил план возвращения всех заложников из Газы Правительство Израиля одобрило план освобождения всех удерживаемых в секторе Газа заложников, что должно стать первым этапом мирного урегулирования конфликта в анклаве. "Правительство утвердило сделку по освобождению всех заложников - и…
Тема дня
Китай предложил США триллион долларов за отказ от войны Китай предложил США триллион долларов за отказ от войны

Вопрос о судьбе Тайваня вновь обострился, дойдя до точки, в которой президенту США Дональду Трампу н...

Фото
PNAS: найдена возможность выявлять диабетическое поражение глаз на ранней стадии PNAS: найдена возможность выявлять диабетическое поражение глаз на ранней стадии

Японскими учёными разработана методика неинвазивного наблюдения за иммунными клетками сетчатки, кото...

Опрос

Как вы оцениваете риск возникновения военного конфликта в Молдавии и Приднестровье?

 

Анекдот дня

Севастополь - самый европейский из всех европейских городов. Именно здесь находятся английское, немецкое, французское, турецкое и даже итальянское кладбища, на которых покоятся те, кто когда-то усомнился в том, что Крым наш.

Еще »

Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.

Интересные материалы
МЫ ВКОНТАКТЕ

Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном

цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с

точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии

предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей

сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".