Суббота 12 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
Тюменские ученые придумали надёжный способ создания домов для Арктики Тюменские ученые придумали надёжный способ создания домов для Арктики Специалисты Тюменского индустриального университета организовали для журналистов пресс-тур, показав и рассказав о возможностях современных лабораторий и оборудования. Своими впечатлениями поделилось издание «Ямал-Медиа». В частности, корреспонденты ряда изданий познакомились с лабораторией,…
В РФ впервые культивирована хрящевая ткань из клеток пациента В РФ впервые культивирована хрящевая ткань из клеток пациента Врачами Сеченовского университета впервые в России на практике применена уникальная методика восстановления хрящевой ткани с применением хондросфер — клеточного продукта на базе хондроцитов самого пациента. Новинка дает возможность регенерации хрящевой…
Безотходную технологию переработки медеплавильных шлаков создали в России Безотходную технологию переработки медеплавильных шлаков создали в России Специалистами Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) разработана первая в мире технология 100-процентной переработки отходов медеплавильных предприятий. Она даёт возможность создавать строительные материалы и металлическую продукцию из шлакоотвалов, копившихся десятилетиями, сообщил ТАСС…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России уничтожили 155 украинских беспилотников МО: за ночь над регионами России уничтожили 155 украинских беспилотников Средства ПВО за ночь сбили 155 украинских беспилотников над регионами России, из них 11 - над Московским регионом, сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи, в период с 23:00…
Губернатор Миляев: при атаке беспилотников на Тульскую область погиб человек Губернатор Миляев: при атаке беспилотников на Тульскую область погиб человек Тульская область подверглась очередной атаке беспилотников, в результате один человек погиб, еще один получил ранения. Об этом в своем Telegram-канале сообщил губернатор Дмитрий Миляев. "К сожалению, один человек человек погиб,…
Захарова предложила Мерцу заплатить России за реставрацию картин Дрезденской галереи Захарова предложила Мерцу заплатить России за реставрацию картин Дрезденской галереи Официальный представитель МИД РФ Мария Захарова предложила канцлеру ФРГ Фридриху Мерцу оплатить восстановление советскими специалистами шедевров Дрезденской галереи. Так дипломат прокомментировала информацию о том, что канцлер Германии считает, что Россия…
Тема дня
Польша открыто назвала украинских националистов палачами Польша открыто назвала украинских националистов палачами

Президент Польши подписал закон, объявляющий 11 июля Днём памяти поляков – жертв геноцида, совершенн...

Фото
Ученые наконец-то расшифровали загадочную доисламскую письменность из Омана Ученые наконец-то расшифровали загадочную доисламскую письменность из Омана

На скальных поверхностях пещер и высохших русел рек оманской провинции Дофар сохранились письмена во...

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.

КАК ЗАРАБОТАТЬ НА ИИ ЕСЛИ ТЫ НЕ ПРОГРАММИСТ?
ПРОФЕССИИ, КОТОРЫЕ ВЫМРУТ ЧЕРЕЗ 5 ЛЕТ И ЧТО С ЭТИМ ДЕЛАТЬ?
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)".