Исследователи из Центра коллективного пользования МФТИ изобрели технологию, которая может стать основой для носителя универсальной компьютерной памяти, не требующего электрического питания и способного вмещать в себя значительно больше информации, чем широко используемая в наши дни флэш-память.
В последние годы ведущие научные центры мира сосредоточили внимание на разработке более функциональной и более экономной альтернативы повсеместно используемым флэш-носителям. Наиболее перспективной альтернативой признаны микросхемы с резистивной памятью ReRAM, которая, в отличие от привычных нам флэшек, состоит из чередований диэлектриков и металлов, а не полупроводников. Диэлектрики, по определению, хуже проводят электрический ток, чем проводники или полупроводники. Однако их проводимостью можно управлять при помощи приложения к ним высокого напряжения, которое при соответствующей силе превращает их на время практически в проводники. Поскольку такого рода процессы вполне легко контролируются, изменяемые режимы проводимости диэлектриков способны нести в себе логические сигналы, при помощи которых записывается информация (например, 0 и 1 в двоичной системе счисления).
В качестве диэлектрика ученые из МФТИ использовали оксиды переходных металлов, в первую очередь оксид тантала, который хорошо себя зарекомендовал на испытаниях. Из этого материала создавались тонкие пленки путем атомно-слоевого осаждения (АСО). В процессе АСО участвуют два химических реагента — прекурсор и реактант, которые поочередно наносятся на подложку. Химическая реакция между ними приводит к наросту вещества и образованию желаемого покрытия.
В дальнейшем к ячейкам пленки прикладывается необходимое напряжение, из-за которого, однако, возникают дополнительные затруднения. Высокое напряжение приводит к миграции атомов кислорода, ранее бывших в составе оксидов, но теперь перемещающихся по структуре и изменяющих при этом ее электрическое сопротивление. Таким образом, контроль за содержанием атомов кислорода в оксидах играет довольно важную роль.
По словам Андрея Маркеева, ведущего научного сотрудника МФТИ, для того чтобы получить оксиды с дефицитом кислорода, непросто подобрать такие реактанты, которые способны полностью «убрать» из структуры вспомогательные соединения — лиганды металлического прекурсора — и держать под контролем содержание кислорода в получаемой пленке.
Метод атомно-слоевого осаждения, успешно примененный учеными из МФТИ, а также использование танталового прекурсора, уже содержащего кислород, помогли обойти эти сложности. Путем АСО можно получать тончайшие пленки — в несколько нанометров толщиной (с возможной ошибкой всего в лишь в доли нанометра), в процессе толщина хорошо контролируется. Кроме того, эта методика позволяет однородно и равномерно покрывать трехмерные структуры.
Петр Харатьян