Войти

В МФТИ сделали шаг к улучшению устройств памяти

1695
0
0
Полезные дефекты
Полезные дефекты.
Источник изображения: Дарья Сокол / Пресс-служба МФТИ

Запоминающие устройства на основе переключения сопротивления обладают значительными преимуществами перед используемыми сегодня элементами памяти. Сотрудники лаборатории атомно-слоевого осаждения МФТИ совместно с коллегами из Кореи изучили влияние дефектов поверхности одного из электродов на свойства ячейки резистивной памяти. Оказалось, что при увеличении толщины электрода шероховатость его поверхности резко возрастает, а параметры ячейки памяти заметно улучшаются.

Результаты опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces. Некоторые вещества при подаче на них электрического напряжения могут переключаться из диэлектрического состояния в проводящее и обратно. Пороговое напряжение, отношение сопротивлений в разных состояниях и другие параметры зависят от вещества, расположенного между электродами.

На этом принципе основана работа резистивной памяти с произвольным доступом — одного из наиболее многообещающих типов энергонезависимой памяти. Резистивные запоминающие устройства, построенные на основе оксидов переходных металлов, отличаются низким энергопотреблением, долговечностью, простотой расширения и скоростью работы, поэтому многие компании стимулируют разработки этого типа памяти.

Ячейка памяти подобного типа представляет собой слоистую структуру между двумя электродами, на которые подается переключающее напряжение. Ее свойства зависят не только от вещества между электродами, но и от состава и формы самих электродов. Сегодня один электрод делают в основном из нитрида титана, а второй — из платины. Однако платина несовместима с полупроводниковыми структурами, используемыми в компьютерных схемах.

Рутений, в отличие от платины, этой проблемы не имеет, кроме того, рутениевые электроды также можно получать методом атомно-слоевого осаждения, благодаря чему есть возможность изготавливать трехмерные вертикальные структуры памяти. Александра Королёва, аспирантка Физтех-школы электроники, фотоники и молекулярной физики, один из авторов статьи, комментирует: «Мы выращивали рутениевые электроды с разным количеством циклов атомно-слоевого осаждения для исследования влияния толщины электрода на параметры ячейки. Далее с помощью атомно-силового микроскопа исследовали поверхность электрода».

Оказалось, что при увеличении количества осаждаемых слоев размер зерен на поверхности электрода меняется от 5 до 70 нанометров. Затем ученые использовали рутениевые пленки в качестве нижнего электрода в структурах резистивной памяти на основе оксида тантала. Было показано, что увеличение толщины рутения приводит к уменьшению сопротивления ячейки в обоих состояниях, а также к увеличению соотношения значений сопротивления в диэлектрическом и проводящем состояниях.

Увеличение шероховатости поверхности рутениевого электрода также привело к снижению напряжения формовки и напряжения переключения. Кроме того, заметно увеличился ресурс устройства, достигая 50 миллионов циклов перезаписи для устройства с наиболее шероховатым электродом. Это значит, что при увеличении шероховатости электрода улучшаются важные для практических применений характеристики устройства — долговечность и энергоэффективность.

Для объяснения эффекта учеными была предложена упрощенная модель, демонстрирующая локализацию электрического поля на склонах наиболее крупных зерен на поверхности рутения. Это предположение было подтверждено с помощью проводящей атомно-силовой микроскопии.

«Наши результаты помогут понять, как можно существенно улучшить ячейки памяти нового типа. Увеличение толщины пленки рутения приводит к увеличению шероховатости поверхности электрода. При этом на склонах зерен формируются области локальной концентрации электрического поля, что, в свою очередь, значительно улучшает ключевые характеристики устройства.

Результаты дают надежду, что в будущем устройства памяти будут иметь лучшую производительность и надежность», — дополняет Андрей Маркеев, заведующий группой атомно-слоевого осаждения МФТИ. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда и Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. 

ФизТех

201 статей

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.

Показать больше

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Страны
Компании
Проекты
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 08.11 19:53
  • 5493
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 08.11 09:04
  • 681
Израиль "готовился не к той войне" — и оказался уязвим перед ХАМАС
  • 08.11 05:46
  • 74
Россия использует пропаганду как средство войны против Запада - британский генерал
  • 08.11 02:44
  • 1
Аналитик Смоленко: приход к власти Трампа повысил вероятность переворота в Киеве
  • 08.11 02:35
  • 1
Путин призвал страны СНГ вовремя корректировать стратегические документы
  • 07.11 15:29
  • 1
Россия вернется к созданию сверхзвуковых лайнеров
  • 07.11 03:14
  • 2
В Кремле ждут, что в начале 2025 года станет ясно, будут ли США способствовать завершению конфликта на Украине
  • 07.11 01:43
  • 1
«Украина стала чуточку ближе к альянсу»: НАТО открыла в Киеве своё представительство
  • 06.11 18:23
  • 1
Reuters: Space X впервые в мире запустила в космос спутник из дерева
  • 06.11 15:14
  • 0
Прогноз дело неблагодарное
  • 06.11 14:47
  • 0
Где взять боеприпасы?
  • 06.11 13:52
  • 1363
Корпорация "Иркут" до конца 2018 года поставит ВКС РФ более 30 истребителей Су-30СМ
  • 06.11 09:50
  • 21
В подземной лаборатории БПЛА из дронов-камикадзе делают многоразовые
  • 05.11 22:41
  • 5
Уралвагонзавод поставил на поток производство "мангалов" для бронетехники
  • 05.11 01:13
  • 1
Лавров: правительство Германии стыдливо смирилось с унизительным разрушением газопроводов «Северные потоки»