Investigadores del Instituto de Física y Tecnología de Moscú, junto con sus colegas de Alemania y EE. UU., han logrado un gran avance en los dispositivos de memoria no volátiles. El equipo ideó un método único para medir la distribución del potencial eléctrico a través de un condensador ferroeléctrico, lo que podría conducir a la creación de órdenes de magnitud de memoria más rápido que las unidades flash y de estado sólido actuales, resistiendo 1 millón de veces más ciclos de reescritura. El artículo fue publicado en Nanoescala .

La memoria basada en dióxido de hafnio se basa en un dieléctrico ya conocido en la industria de la microelectrónica. Sometido a tratamiento de temperatura y aleación, una capa de dióxido de hafnio a escala nanométrica puede formar cristales metaestables que poseen propiedades ferroeléctricas, es decir, ellos "recuerdan" la dirección del campo eléctrico que se les aplica.

La nueva celda de memoria es una película de óxido de circonio-hafnio de 10 nanómetros de espesor entrelazada entre dos electrodos. Su estructura se asemeja a un condensador eléctrico convencional. Para hacer que los condensadores ferroeléctricos se puedan utilizar como celdas de memoria, su polarización remanente debe maximizarse; y para asegurar que, Los ingenieros necesitan una comprensión detallada de los procesos que ocurren en la nanofilm. Esto implica explicar cómo se distribuye el potencial eléctrico a través de la película después de la aplicación de voltaje y la inversión de polarización. Desde el descubrimiento de una fase ferroeléctrica en el óxido de hafnio hace 10 años, la distribución potencial a nanoescala solo se ha modelado, pero no medido directamente. Esto último se ha informado en el artículo reciente en Nanoescala .

El equipo empleó una técnica conocida como espectroscopia de fotoemisión de rayos X de alta energía. La metodología especializada desarrollada en MIPT se basa en el llamado modo de onda estacionaria del potente haz de rayos X monocromático, que requiere una fuente de luz de sincrotrón para producir. La máquina utilizada en el estudio se encuentra en Hamburgo, Alemania. Se utilizó para realizar mediciones en los prototipos de células de memoria a base de óxido de hafnio fabricados en MIPT.

"Si se utiliza para la producción industrial de células de memoria no volátiles, los condensadores ferroeléctricos desarrollados en nuestro laboratorio podrían soportar 10 mil millones de ciclos de reescritura, que es 100, 000 veces más de lo que las unidades flash de última generación pueden sobrevivir, "dijo el coautor del estudio, Andrei Zenkevich, quien dirige el Laboratorio de Materiales y Dispositivos Funcionales para Nanoelectrónica en MIPT.

Otra ventaja de los dispositivos de memoria ferroeléctricos es que la radiación externa no tiene ningún efecto sobre ellos, a diferencia de sus análogos basados ​​en semiconductores. Esto significa que la memoria flash del futuro podría incluso resistir la exposición a los rayos cósmicos y operar en el espacio exterior.