Створено новий тип 2D-пам’яті, яка в 5 тисяч разів швидше звичайної флеш-пам’яті

Вчені з Інституту фізики Китайської академії наук розробили і створили перші експериментальні осередки нового типу незалежній пам’яті, яка працює зі швидкістю, в 5 тисяч разів перевищує швидкість роботи звичайної флеш-пам’яті, і може зберігати в одній комірці одразу декілька біт даних. Для процесів стирання і запису інформації пам’яті нового типу, виготовленої з умовно двовимірних матеріалів, потрібні десятки наносекунд часу, що в тисячі разів перевищує показники флеш-пам’яті і робить нову пам’ять порівнянної за швидкістю з динамічною пам’яттю, використовуваної зараз в комп’ютерах всіх типів.

Основою даного досягнення є результати попередніх досліджень, в ході яких учені з’ясували те, що коли два або більшу кількість шарів різних матеріалів одноатомної товщини накладаються один на одного і формують так звані гетероструктури, у цих структур з’являються абсолютно нові властивості, не притаманні жодному з початкових матеріалів. Шари плоских матеріалів скріплюються і фіксуються слабкими електричними силами, відомими під назвою сил Ван-дер-Ваальса.

На початку своїх досліджень китайські вчені намагалися використовувати ультратонкі плівки традиційного кремнію. Їм вдалося створити працюючі осередки нової кремнієвої пам’яті, але, на жаль, її швидкодія було вельми і вельми малим через вплив неминучих дефектів кремнієвих плівок.

Тому дослідники виготовили гетероструктуру Ван-дер-Ваальса, що складається з напівпровідникового шару селеніду індію, ізолюючого шару шестикутного нітриду бору і декількох графенових шарів, що володіють електричну провідність. Вся ця гетероструктури була «зібрана» на поверхні кремнієвого підстави, покритого діелектричним шаром оксиду кремнію.

Подальші дослідження показали, що імпульс напруги, тривалістю 21 наносекунду, дозволяє «наповнити» електричним зарядом графенові шари, що еквівалентно процедурі запису інформації в комірку пам’яті. При цьому, енергетичні показники імпульсів практично ідентичні показникам імпульсів, використовуваних для запису в осередку звичайної флеш-пам’яті.

Як уже згадувалося вище, крім високої швидкості роботи, головною особливістю нової пам’яті є можливість зберігання в одній комірці не одного, а більшої кількості біт даних. Така можливість випливає з особливостей будови комірки пам’яті, а записування та стирання інформації повинні проводитися за допомогою певної послідовності електричних імпульсів, що подаються на різні графенові електроди.

Попередні розрахунки показали, що осередки пам’яті нового типу зможуть зберігати інформацію протягом 10 років. Однак, у вчених немає поки що відповіді на питання, коли створену ними технологію можна буде поставити на комерційні рейки? «Це Ахіллесова п’ята багатьох подібних робіт» — пишуть дослідники, — «Коли справа доходить до реальних областей застосування, на перший план висувають ще невирішені проблеми масштабованості виробництва і можливості інтеграції цієї технології в існуючі виробничі процеси». Джерело