Москва
-2°C

READWEB

						

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ

Новосибирские физики исследуют флеш-память на основе мультиграфена

августа 30
14:37 2016

Исследователи ожидают, что широкое внедрение материалов на основе графена может повлечь за собой революционные преобразования во многих отраслях человеческой деятельности.

Согласно результатам, полученным учёными из Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, флеш-память с использованием мультиграфена по быстродействию и времени хранения информации может превосходить аналоги, основанные на других материалах.

По словам старшего научного сотрудника ИФП СО РАН кандидата физико-математических наук Юрия Николаевича Новикова, в настоящее время графен — тема модная как с точки зрения фундаментальной науки, так и с точки зрения прикладной. В частности, в ИФП СО РАН рассматривалась возможность применения мультиграфена (несколько слоёв графена) во флеш-памяти. Принцип действия последней основан на инжекции (впрыскивании) и хранении электрического заряда в запоминающей среде (мультиграфене). Помимо этого необходимыми компонентами такой флеш-памяти являются туннельный и блокирующий слои. Первый изготавливается из оксида кремния, второй, как правило, из диэлектрика с высоким значением диэлектрической проницаемости.

Эффективность флеш-памяти (время хранения заряда, быстродействие) в свою очередь зависит от величины работы выхода запоминающей среды — энергии, которая тратится на удаление электрона из вещества. Используемый мультиграфен обладает важной особенностью — у него большая работа выхода для электронов, около 5 эВ (электронвольт). Из-за этого на границе мультиграфена и оксида кремния величина потенциального барьера увеличена и составляет примерно 4 эВ. Именно этот эффект был положен в основу исследования.

Мультиграфен, «зажатый» между туннельным и блокирующим оксидами, представляет собой глубокую потенциальную яму, куда заряд скидывается и где потом долго хранится. Это даёт возможность оптимизировать геометрию флеш-памяти, например, использовать более тонкий туннельный слой. Для сравнения: величина потенциального барьера на границе кремния и оксида кремния составляет только 3,1 эВ. По этой причине во флеш-памяти, основанной на хранении заряда в кремниевых кластерах, применяются более толстые туннельный и блокирующий слои, что неизбежно приводит к уменьшению быстродействия.

«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», — отмечает Юрий Новиков.

Однако для эффективности блокирующий и туннельный слои должны быть достаточно качественными. Наличие пор (проводящего канала) в диэлектрике грозит утечкой заряда, то есть потерей информации. Это проблема всей флеш-памяти, в которой применяется проводящий материал (кремний, металл, мультиграфен). Решение — использование в качестве запоминающей среды вещества с ловушками, например нитрида кремния. В случае дефекта заряд не уйдёт, как из мультиграфена, а останется на ловушках. Тем не менее данные всё равно не смогут храниться вечно: за счёт туннельного эффекта инжектированный заряд со временем уменьшается, стекает. Чтобы по истечении десяти лет информацию во флеш-памяти можно было распознать, требуются довольно толстые туннельный и блокирующие слои.

Говорить о масштабном производстве флеш-памяти на основе мультиграфена пока рано. «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», — размышляет Юрий Новиков. Также он добавил, что сейчас в институте проводятся исследования различных материалов для применения их в резистивной памяти. Хранение данных в ней осуществляется за счёт изменения сопротивления материала и в отсутствие питания, а быстродействие, по прогнозам, сравнимо с оперативной памятью. При этом число циклов перезаписи окажется значительно больше, а потребление энергии — меньше, чем во флеш-памяти, основанной на инжекции и хранении заряда.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

0 Комментариев

Написать комментарий

Комментарий:

-->