Исследователи из МФТИ нашли новый способ эффективного управления концентрацией кислорода в тонких пленках оксида тантала, полученных методом смещения атомных слоев. А эти пленки, в свою очередь, могут стать активными элементами новых типов энергонезависимой памяти, обладающей скоростными характеристиками, сравнимыми с характеристиками динамической памяти (DRAM).
Отметим, что технологии хранения информации являются основой всех современных вычислительных технологий. И одним из перспективных направлений в развитии всего этого является разработка универсальной памяти, обладающей высокими скоростными характеристиками, сочетающимися со стабильностью и надежностью энергонезависимой Flash-памяти. Одним из типов универсальной памяти является резистивная память (resistive switching memory, ReRAM). Информация в таком виде памяти хранится в виде значения электрического сопротивления активного элемента, которое изменяется под воздействием прикладываемого электрического потенциала.
Обычно ячейки памяти ReRAM формируются на базе структуры металл-диэлектрик-металл. В качестве диэлектрических компонентов ячеек памяти используются окиси переходных металлов, таких, как гафний и тантал. Прикладываемое к структуре ячейки памяти напряжение приводит к перемещениям атомов кислорода в оксидах, что, в свою очередь, вызывает изменение электрического сопротивления активного элемента.
Одним из существенных недостатков технологии ReRAM является то, что, в силу особенностей процессов осаждения кислородосодержащих пленок, ячейки такой памяти нельзя располагать друг над другом в трехмерном пространстве, как это можно делать с ячейками Flash-памяти. Однако, исследователи из МФТИ нашли альтернативный способ получения тонких оксидных пленок путем смещения атомарных слоев, помимо этого, ими же был разработан новый химический метод, позволяющий расположить и закрепить тонкие пленки в строго определенных местах на поверхности.
“Самой трудной частью нашей работы был подбор “правильных” реагентов, использование которых обеспечивает точное выполнение всех этапов процесса нанесения тонкопленочного покрытия” – рассказывает Андрей Маркеев, ведущий исследователь, – “Нам удалось найти составы вещества-активатора на основе тантала, которое уже содержит в себе кислород, и основного реагента, в который входит активированный плазменным способом водород. А для контроля получаемых результатов мы использовали ряд аналитических технологий, таких, как электронная спектроскопия”.
В своих дальнейших исследованиях ученые при помощи разработанных ими методов и технологий попытаются изготовить полноценные работоспособные ячейки ReRAM-памяти и произвести измерения их всех основных параметров, имеющих отношение к скорости работы и надежности хранения информации.