Химики разработали нанопленки для нового типа памяти
Экспериментальный кластер для роста и исследования тонких покрытий без контакта с атмосферой
© Центр коллективного пользования МФТИ
Российские ученые совместно с коллегами из Кореи создали метод, который может помочь создавать перспективный тип энергонезависимой памяти. Суть способа в управлении концентрацией кислорода в пленках оксида тантала, получаемых методом атомно-слоевого осаждения. Статья об открытии опубликована в журнале ACS Applied Materials and Interfaces. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
Одной из возможностей для создания новых способов хранения и обработки информации является память на основе резистивного переключения — ReRAM. Принцип ее работы заключается в изменении сопротивления ячейки памяти под действием приложенного напряжения. Таким образом, высокое и низкое сопротивления ячейки может быть использовано для хранения информации, как, например, «0» и «1».
Функциональной основой ReRAM-ячейки является структура металл-диэлектрик-металл. В качестве диэлектрического слоя хорошо зарекомендовали себя оксиды переходных металлов (HfO2, Ta2O5). В этом случае напряжение, приложенное к ячейке, приводит к миграции кислорода, из-за чего изменяется сопротивление всей структуры. Таким образом, управление концентрацией кислорода в оксиде является важнейшим параметром, который определяет функциональные свойства ячеек памяти. Однако, несмотря на заметные успехи в разработке ReRAM, позиции флэш-памяти довольно стабильны. Это происходит благодаря тому, что для производства флэш-памяти можно использовать трехмерные массивы ячеек. Это позволяет значительно увеличить плотность ячеек на чипе, в то время как методы создания пленок с дефицитом кислорода, используемые для ReRAM, не подходят для нанесения функциональных слоев на трехмерные структуры.
Чтобы обойти эти трудности, ученые из МФТИ применили метод атомно-слоевого осаждения (АСО или Atomic Layer Deposition — ALD — нанесение тонких пленок, которое происходит благодаря химическим реакциям на поверхности образца). В последние десятилетия он получил широкое распространение: оптические покрытия, биомедицинские активные поверхности, функциональные слои для наноэлектроники.
В процессе атомно-слоевого осаждения обычно используются два химических реагента: прекурсор и реактант, которые поочередно наносятся на подложку. Помимо необходимого химического элемента, прекурсоры содержат дополнительные соединения — лиганды (например, на основе углерода, хлора и т. д.). Они способствуют протеканию химических реакций и в идеальном процессе АСО должны быть полностью удалены из наносимого покрытия после взаимодействия со вторым реагентом — реактантом. Поэтому ключевой момент для атомно-слоевого осаждения — это подбор реагирующих веществ.
«Эта задача была успешно решена за счет использования танталового прекурсора, уже содержащего кислород, а в качестве реактанта — активного водорода, генерируемого в удаленном плазменном разряде», — рассказал один из авторов работы, ведущий научный сотрудник МФТИ Андрей Маркеев.
Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.