Суббота 19 июля 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
В Китае добились отрицательных выбросов парниковых газов В Китае добились отрицательных выбросов парниковых газов Инновационная стратегия электрического катализа, позволяющая удалять больше парниковых газов, чем производится, разработана китайскими исследователями, сообщает агентство Синьхуа. Углекислый газ и метан остаются двумя самыми распространёнными парниковыми газами, которые выделяются человеком.…
Создан новый материал, обещающий тысячекратный рост производительности электроники Создан новый материал, обещающий тысячекратный рост производительности электроники Революционные перемены в сфере электроники обещают новые достижения последних месяцев. Так, учёные разработали метод, делающий возможным заметное повышение производительности электронных устройств. Прорыв базируется, в первую очередь, на использовании уникального квантового…
Влияет ли ИИ на здоровье пользователей, показало исследование Влияет ли ИИ на здоровье пользователей, показало исследование Новое научное изыскание продемонстрировало, что на нынешнем этапе развития искусственный разум не оказывает заметного пагубного влияния на психологическое состояние пользователей, а порой даже помогает укреплению их телесного здоровья. О деталях…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 73 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 73 украинских БПЛА Силы ПВО уничтожили и перехватили 73 украинских беспилотника над регионами России за ночь. Из них 10 дронов сбили над Московским регионом, в том числе 3 летевших на Москву дрона. Об…
Президент Путин скорректировал порядок проверки ложно отказавшихся от гражданства Украины Президент Путин скорректировал порядок проверки ложно отказавшихся от гражданства Украины Президент России Владимир Путин скорректировал регламент действий госорганов при обнаружении того, что отказавшийся от украинского паспорта гражданин РФ фактически продолжает им пользоваться. С соответствующим указом ознакомился ТАСС. Речь идет о…
В ЕС согласовали 18-й пакет санкций против России В ЕС согласовали 18-й пакет санкций против России Послы ЕС после двух месяцев дискуссий согласовали 18-й пакет санкций против России, сообщил журналистам дипломатический источник в Брюсселе. ТАСС собрал главное о содержании нового пакета рестрикций. Сообщается, что 18-й пакет…
Тема дня
Военные приготовления Запада работают против него же  Военные приготовления Запада работают против него же 

На новом витке обострения с Западом инструментов – таких, чтоб враги не использовали за прошедшие го...

Фото
Древний метеоритный кратер может быть на 800 млн лет моложе, чем считалось Древний метеоритный кратер может быть на 800 млн лет моложе, чем считалось

Ранее в этом году исследователи объявили об открытии, по их мнению, старейшего в мире ударного крате...

Опрос

Какое время продлится напряженность в отношениях между Россией и Азербайджаном?

 

Анекдот дня

Когда телефон был привязан к стене, люди были свободны...

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)".