Учёные «ощупали» материал для памяти будущего

Фото: open-dubna.ru

Физики из МФТИ детально описали процесс переключения электрической поляризации оксида гафния, на основе которого многие исследователи предлагают делать запоминающие ячейки для компьютерных устройств нового поколения. На страницах журнала ACS  Applied Materials and Interfaces учёные представили данные о поведении этого перспективного материала на микроскопическом уровне.

 

Вещество со структурной формулой Hf0.5Zr0.5O2, которому посвящена статья специалистов МФТИ совместно с сотрудниками университета Небраски,  — сегнетоэлектрик. Это значит, что в электрическом поле часть электронов смещается в сторону, создавая заряженный участок, — и даже если поле исчезнет, этот заряд останется на месте. Сегнетоэлектрики остаются поляризованными так же, как магниты  (ферромагнетики) продолжают быть намагниченными: это очень ценное свойство, позволяющее, например, создавать микроскопические ячейки для компьютерной памяти.

Экспериментальная установка, схема. Сверху  — острая игла, при помощи которой физики определяли поляризацию сегнетоэлектрического материала; далее идёт «бутерброд» из проводника, изолятора, оксида гафния и снова проводника на кремниевой подложке: эти слои образуют плоский электрический конденсатор. Красные линии схематически показывают электрические проводники, подключённые к образцу. Дизайнер — Елена Хавина, пресс-служба МФТИ

Оксид гафния интересен также тем, что он, в отличие от многих «модных» материалов вроде графена или углеродных нанотрубок, уже применяется в микроэлектронной промышленности, например, в процессорах Intel. Свои сегнетооэлектрические свойства оксид гафния проявляет только в очень тонких (от 5 до 20 нанометров) плёнках, получить которые можно, например, методом атомно-слоевого осаждения. «Этот метод, применявшийся и в нашем исследовании,  — рассказывает Анастасия Чуприк, старший научный сотрудник лаборатории нейровычислительных систем МФТИ,  — позволяет получать конформные, то есть однородные по толщине, плёнки. Он очень интересен с точки зрения микроэлектроники, так как помимо производства уже выпускающихся устройств может быть использован в перспективных задачах вроде трёхмерной микроэлектроники».

Технологичность в сочетании с сегнетоэлектрическими свойствами были бесспорными плюсами, а вот минусом являлось отсутствие внятного представления о том, как именно переполяризуется материал, что же именно при этом с ним происходит. Изучить микроскопическую структуру оксида гафния непосредственно внутри плоского конденсатора (по сути  — будущей ячейки памяти) удалось при помощи разновидности атомно-силового микроскопа  — прибора, который не осматривал, а скорее «ощупывал» образец.

Анастасия Чуприк добавляет: «Передвигая вдоль поверхности материала особо острую иглу и подавая электрическое напряжение на обкладки конденсатора, мы получили данные как о рельефе поверхности, в этой части метод напоминал атомно-силовую микроскопию, так и о распределении поляризации в материале».

Полученные в ходе экспериментов данные впервые позволили показать существование у оксида гафния доменов, то есть микроскопических участков сегнетоэлектрика с определённой поляризацией. Игла микроскопа, попадая на такие участки, по-разному отклонялась из-за изменений электрического поля, и это позволяло выявить границы доменов с точностью до нескольких нанометров.

Кроме того, учёные подтвердили перестройку кристаллической решётки оксида гафния в результате воздействия электрического поля. При перезарядке конденсаторов элементарные ячейки решётки из скошенных прямоугольных призм (так называемая моноклинная сингония) становятся прямоугольными параллелепипедами (это ромбическая сингония), а именно такие ячейки позволяют этому материалу становиться сегнетоэлектриком. Наличие таких изменений предполагалось рядом исследователей ранее, но для подтверждения этой гипотезы физикам недоставало информации.

«Несмотря на то, что оксид гафния уже используется в микроэлектронике и его достаточно легко применить для производства энергонезависимой памяти, природа его сегнетоэлектрических свойств остаётся неясной. Наша работа стала шагом вперёд на пути к осознанному проектированию будущих устройств: зная свойства материала и чем они обусловлены, инженеры смогут оптимизировать ячейки памяти, делая их более компактными, технологичными и надёжными»,  — говорит Анастасия Чуприк.

Автор: Пресс-служба МФТИ

Последние новости Подмосковья по теме:
Учёные «ощупали» материал для памяти будущего

- Долгопрудный
Фото. Ведущий автор исследования, старший научный сотрудник лаборатории нейровычислительных систем МФТИ, к.ф.-м.н.
13:41 17.05.2018 МФТИ
Учёные «ощупали» материал для памяти будущего - OpenDubna.Ru
Учёные «ощупали» материал для памяти будущего - Дубна
Физики из МФТИ детально описали процесс переключения электрической поляризации оксида гафния, на основе которого многие исследователи предлагают делать запоминающие ячейки для компьютерных устройств нового поколения.
06:15 16.05.2018 OpenDubna.Ru
- Долгопрудный
Физики из МФТИ детально описали процесс переключения электрической поляризации оксида гафния, на основе которого многие исследователи предлагают делать запоминающие ячейки для компьютерных устройств нового поколения.
15:44 15.05.2018 Долгие Пруды
 
По теме
14 октября ректор Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации Владимир Мау посетил Московский областной филиал.
15.10.2018
Школьников Подмосковья проверят на знание географии - Ступинская панорама Пресс-служба Губернатора Московской области, Денис Трудников Более трех тысяч школьников из 28 общеобразовательных организаций Подмосковья примут участие в ежегодном национальном исследовании качества образования (НИК
15.10.2018
Занятия по начальной военной подготовке провели сотрудники спецподразделений для юных подольчан - Администрация г.Подольск Занятия по начальной военной подготовке провели сотрудники спецподразделений МВД России и Росгвардии для юных жителей Подольска, сообщил член Общественной палаты Подольска,
15.10.2018
 
14 октября ректор Российской академии народного хозяйства и государственной службы  при Президенте Российской Федерации Владимир Мау посетил Московский областной филиал.
15.10.2018
Осеннее трудоустройство - Myreutov.Ru 40 школьников Реутова были трудоустроены на время школьных каникул. Подростковый молодежный центр предлагал ребятам поработать на территориях социально значимых объектов – школ, детсадов, библиотек.
15.10.2018
Тест по географии - Myreutov.Ru Подмосковных школьников проверят на знание географии. Ученики примут участие в ежегодном национальном исследовании качества образования.
15.10.2018
 
14 октября ректор Российской академии народного хозяйства и государственной службы  при Президенте Российской Федерации Владимир Мау посетил Московский областной филиал.
15.10.2018 Красногорский филиал АНХ
Масштабная просветительская акция «Большой этнографический диктант» пройдёт в каждом субъекте Российской Федерации накануне Дня народного единства, 2 ноября.
15.10.2018 Газета Ключ
Учеников первого в Коломне кадетского класса я застала на уроке истории. Он проходил не традиционно за партами, а в школьном краеведческом музее.
14.10.2018 Коломенская правда
Пресс-служба Губернатора Московской области, Денис Трудников Более трех тысяч школьников из 28 общеобразовательных организаций Подмосковья примут участие в ежегодном национальном исследовании качества образования (НИК
15.10.2018 Ступинская панорама
Прокуратура напоминает об ответственности за организацию притонов - Серп и Молот В соответствии со статьей 232 Уголовного кодекса Российской Федерации (УК РФ) установлена ответственность за организацию либо содержание притонов или систематическое предоставление помещений для потребления наркотических
15.10.2018 Серп и Молот
Машину депутата горсовета и журналиста интернет-портала Kopeika.org Андрея Мардасова подожгли неизвестные.
15.10.2018 Газета Вперёд
Дороги были зоной повышенной опасности не только де-юре на прошлой неделе.
15.10.2018 Газета Вперёд
В Шатурском краеведческом музее впервые представлена выставка, посвященная стекольному заводу - Ленинская Шатура «История, отраженная в стекле...». Под таким названием в Шатурском краеведческом музее впервые представлена экспозиция, посвященная истории поселка Мишеронский и его главному производству – стекольному заводу.
15.10.2018 Ленинская Шатура
В «Вертикали» состоялся показ нового спектакля - Пущинская среда 13 октября в универсальном зале ЦКР «Вертикаль» состоялся показ спектакля по мотивам лирической импровизации для женской антрепризы «В ожидании Его или Slow Twistin» израильского режиссера и драматурга Михаила Хейфеца.
15.10.2018 Пущинская среда
Выставка «Два века русского искусства» развернута в МВК «Новый Иерусалим» - Министерство культуры МО Экспозиция создана из произведений живописи и отдельных предметов мебели и декоративно-прикладного искусства, которые поступили в музей в довоенный период из подмосковных усадеб и частных собраний, а также произведений,
15.10.2018 Министерство культуры МО
В досуговом центре «Северный» отметили 60-летие основания дома культуры. В субботу на площади перед домом культуры играл военный духовой оркестр Первой армии ПВО – ПРО.
14.10.2018 Газета Факт
Воскресенцы вновь празднуют успех на родной арене Первый период отчетного матча запомнился стремлением команд не задерживать шайбу в средней зоне: оба коллектива стремились действовать размашисто,
15.10.2018 ХК Химик
Домодедовские спортсмены в числе победителей Кубка Московской области по рукопашному бою - Администрация г. Домодедово 13 октября воспитанники секции Армейского рукопашного боя Городского стадиона «Авангард» (тренер Андреев А.А.) приняли участие в Кубке Московской области по рукопашному бою среди детей, юношей и девушек,
15.10.2018 Администрация г. Домодедово
Послематчевая пресс-конференция: Анатолий Хоменко, главный тренер «Металлурга»: - Хорошая игра, хороший хоккей показали обе стороны, если б еще не мешали играть в хороший хоккей…Спасибо за игру.
15.10.2018 ХК Химик
Битва за серебряные награды выходит на финишную прямую. В предпоследнем туре чемпионата Московской области в Домодедово состоялось принципиальное соперничество.
15.10.2018 Куйбышевец
Встреча легенды российского хоккея — чемпиона мира 2008 и 2009 годов Виталия Прошкина с юными хоккеистами городского округа Ликино-Дулево состоялась на ледовой арене имени Петрусевой в Павловском Посаде,
15.10.2018 Орехово-Зуевская правда
Росгвардеец Алексей Полтанов с результатом 1770 баллов победил в личном зачете матчевой встречи по служебному биатлону между спецназовцами Росгвардии и спортсменами Федерации современного пятиборья России.
14.10.2018 Газета Факт
На «Доброделе» продолжается открытое голосование по ремонту дорог на 2019 год - Газета Время Народный опрос стартовал на портале 12 сентября. За это время участие в голосовании приняли свыше 26,5 тысячи человек, которые оставили более трех тысяч комментариев и более восьми тысяч «лайков».
15.10.2018 Газета Время
Информация о совершении пяти краж поступила в дежурную часть ОМВД России по городскому округу Луховицы за период с 8 по 14 октября, сообщили Луховицкому информагентству в пресс-службе отдела.
15.10.2018 Луховицкие вести