Пятница 22 ноября 2024 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
Главное за сутки
МО: силы ПВО за ночь уничтожили 23 БПЛА над тремя регионами России МО: силы ПВО за ночь уничтожили 23 БПЛА над тремя регионами России Российские средства противовоздушной обороны (ПВО) за ночь уничтожили и перехватили 23 украинских беспилотных летательных аппарата (БПЛА) над Брянской, Калужской и Курской областями. Об этом сообщили в Минобороны России. "При попытке…
Ответ на удары вглубь России и новая ракета «Орешник»: что сказал Путин в видеообращении Ответ на удары вглубь России и новая ракета «Орешник»: что сказал Путин в видеообращении Президент России Владимир Путин выступил с обращением к россиянам. Он сообщил об ударах американским и британским дальнобойным оружием по РФ и принятых ответных действиях, а также предупредил элиты западных стран…
Восстановление разрушенного, пленные и потери ВСУ: что известно о ситуации в Курской области Восстановление разрушенного, пленные и потери ВСУ: что известно о ситуации в Курской области Потери Вооруженных сил Украины (ВСУ) за сутки на курском направлении составили более 150 человек, сообщили в Минобороны России. В плен сдались пять украинских военнослужащих. Всего за время боевых действий противник…
Интернет и СМИ
Читайте также
Экспериментаторам удалось создать «невозможный» механический кубит Экспериментаторам удалось создать «невозможный» механический кубит Физики из испанского Института фотонных наук опубликовали в журнале Science сообщение о совершенном научном прорыве. Им удалось создать работающий кубит на базе механической системы, представляющей собой уникальное сочетание квантовых вычислений…
IT-эксперт Лопатников рассказал, чем опасна полная разрядка для новых телефонов IT-эксперт Лопатников рассказал, чем опасна полная разрядка для новых телефонов Литиевые аккумуляторы современных смартфонов не требуют полной разрядки для продления срока службы, сообщил IT-эксперт Даниил Лопатников в беседе с изданием NEWS.ru. Более того, такая практика, актуальная для устаревших никель-кадмиевых (Ni-Cd)…
Эксперт рассказал, как избежать последствий утечки данных Эксперт рассказал, как избежать последствий утечки данных Россиянам дали рекомендации, как защитить свои данные от возможных утечек и предотвратить негативные последствия. Эти советы в интервью для издания aif.ru озвучил Александр Вураско, занимающий должность директора по развитию сервиса…
Тема дня
Как рушатся четыре столпа глобального западного доминирования Как рушатся четыре столпа глобального западного доминирования

«Закончились пятьсот лет доминирования западной цивилизации», говорит премьер-министр Венгрии Виктор...

Фото
В России придумали, как очищать море от нефти и металлов с помощью водорослей В России придумали, как очищать море от нефти и металлов с помощью водорослей

Биологами КамГУ им. Витуса Беринга и Камчатского филиала Тихоокеанского института географии ДВО РАН ...

Опрос

Трамп на посту президента пообещал работать над прекращением всех войн в мире. Получится у Трампа остановить войны?

 

Анекдот дня

Когда-нибудь - это где-то между чуть попозже и никогда.

Еще »
Комментарии для сайта Cackle
Мы на одноклассниках
 

 

МЫ ВКОНТАКТЕ

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-83392 от 07.06.2022, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,

информационных технологий и массовых коммуникаций. 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)".