Створена найменша в світі технологія

Вчені Тель-Авівського університету в Ізраїлі створили найменшу в світі технологію товщиною всього в два атома. Результати дослідження, опубліковані в журналі Science, припускають, що електричну інформацію можна зберігати в найтоншому пристрої, відомому науці. Через незвичайну реалізацію пам’яті шляхом ковзання атомарних шарів відносно один одного автори назвали нову концепцію слайдтронікою (від англ. Slide — «ковзати»).

Плівка складається з двох шарів гексагональної структури, утворених атомами бору та азоту. У природному тривимірному стані такий матеріал складається з великої кількості шарів, причому кожен шар повернутий на 180 градусів щодо іншого, тобто утворюється антипаралельна конфігурація. Вченим вдалося створити паралельну конфігурацію, коли один шар злегка зрушується щодо іншого так, щоб атоми бору і азоту, що мають протилежні заряди, знаходилися один навпроти одного і утримувалися силами Ван-дер-Ваальса. Половина атомів кожного шару при цьому знаходяться навпроти порожнього простору — центру шестикутника. У такій конфігурації в верхньому шарі в перекритті беруть участь тільки атоми бору, а в нижньому — атоми азоту.

Порушення симетрії, якого немає у природних кристалах, змушує електричний заряд реорганізуватися між шарами і генерувати крихітну внутрішню електричну поляризацію, перпендикулярну площині шару. Якщо прикласти зовнішнє електричне поле в протилежній системі, два шари починають ковзати відносно один одного, щоб переключити орієнтацію поляризації. Причому така конфігурація зберігається, навіть якщо зовнішнє поле відключити.

Іншими словами, двошаровий матеріал являє собою сегнетоелектрік, коли в кристалі виникає спонтанна поляризація, незважаючи на те, що нітрид бору в цілому сегнетоелектриком не є. Сегнетоелектрики мають властивість гістерезису (перемикання під дією зовнішнього поля), що робить тонкоплівкові пристрої придатними для виготовлення сегнетоелектричної оперативної пам’яті. У сучасній техніці використовуються товсті тривимірні системи, тому «слайдтронні» плівки сприяють ще більшій мініатюризації пристроїв.

Крім того, з такого матеріалу можна створити пристрої пам’яті, засновані на тунельному ефекті. Сегнетоелектрики не проводять електричний струм, проте крізь тонкі плівки електрони можуть проскакувати або тунелювати завдяки своїй квантовій природі. Такий тунельний струм залежить від прикладеної до сегнетоелектриків напрузі, тобто запис інформації здійснюється шляхом застосування зовнішнього поля, а зчитування — через вимір тунельного струму. Така пам’ять характеризується надзвичайно низьким енергоспоживанням, що вигідно відрізняє її від сучасних пристроїв оперативної пам’яті.