Специалисты из новосибирского Института физики полупроводников им. Ржанова (ИФП) СО РАН разработали флэшку будущего

29.08.2016



 

Специалисты из новосибирского Института физики полупроводников им. Ржанова (ИФП) СО РАН разработали технологию создания флэшки будущего, которая будет работать в 2-3 раза быстрее современных аналогов и дольше сохранять информацию.

Как сообщает официальное издание СО РАН "Наука в Сибири", это стало возможным благодаря применению мультиграфена.

Речь идет о нескольких слоях графена - одного из самых перспективных материалов, который можно представить как плоскость графита, толщиной в один атом углерода. Этому соединению ученые пророчат большое будущее как в нано технологиях, в электронике и других областях. "Это тема модная как с точки зрения фундаментальной науки, так и прикладной", - передает "Наука в Сибири" слова старшего научного сотрудника ИФП СО РАН, кандидата физико-математических наук Юрия Новикова.

Новосибирские физики рассматривают мультиграфен и в качестве запоминающей среды для хранения электрического заряда, что может стать основой для флэшек нового поколения. Помимо мультиграфена, необходимыми компонентами таких флэш-носителей являются туннельный (из оксида кремния) и блокирующий слои. Эффективность же запоминающего устройства от величины работы выхода запоминающей среды - энергии, которая тратится на удаление электрона из вещества и в этом плане многослойный графен уникален.

Одним из его важнейших свойств является большая работа выхода для электронов, составляющая около пять электронвольт. Из-за этого на границе мультиграфена и оксида кремния величина потенциального барьера увеличена и составляет примерно четыре электронвольт, именно за этой характеристикой новосибирцы усмотрели будущее мультиграфена в качестве устройства флэш-памяти.

- Так как для флеш-памяти на основе мультиграфена требуется тонкий туннельный слой, то быстродействие повышается в два-три раза. Ко всему прочему мы можем использовать более низкие напряжения перепрограммирования, а большая работа выхода позволяет долго хранить инжектированный заряд, - уверен Юрий Новиков.

Использование мультиграфена, по мнению ученых, даст возможность оптимизировать геометрию флеш-памяти, например, использовать более тонкий туннельный слой. В сегодняшних флэшках, основным компонентом которых является кремний, величина потенциального барьера на границе его с оксидом кремния составляет только 3,1 электронвольт. Поэтому требуются более толстые туннельный и блокирующий слои, а это в свою очередь неизбежно приводит к уменьшению быстродействия.

Вот только говорить о промышленном производстве мультиграфеновых флэш-носителей, мягко говоря, преждевременно.

- На данный момент мы занимаемся только фундаментальными исследованиями. Конечно, опытные образцы существуют, и с ними интенсивно работают, но для коммерческого применения, скажем в России, требуется завод с современными технологиями. Стоить он будет около пяти миллиардов долларов, - пояснят Юрий Новиков.

Впрочем, если говорить о такого рода запоминающих устройствах, не за одним мультиграфеном видят будущие новосибирские специалисты. Так в качестве запоминающей среды может стать нитрида кремния, обладающий особыми "ловушками" для заряда. Это позволит избежать проблем некачественных или поврежденных туннельного и блокирующего слоев. Наличие пор может привести к потере информации независимо от того, кремний является основой флэшки, или мультиграфен. Ловушки же позволят сохранять информацию.

Кроме этого, ведется исследование различных материалов и для внедрения их в технологии резистивной памяти. В таких устройствах информация сохраняется не электрическим зарядом, а за счет изменения сопротивления материала и в отсутствие питания. Быстродействие таких устройств, по прогнозам ученых, сравнимо с функциональностью оперативной памяти. При этом число циклов перезаписи будет значительно больше, чем во флеш-памяти, основанной на инжекции и хранении электрического заряда, а потребление энергии напротив снизится.

Российская газета

©РАН 2020