Сотрудники центра «Высокие технологии и наноструктурированные материалы» ФФ НГУ изучили механизм переноса заряда в структурах «металл-диэлектрик-проводник» на основе германо-силикатных стекол. Они первыми в мире обнаружили в этих материалах мемристорный эффект или «эффект памяти».
Оксид кремния используется для производства различных микросхем. Кремний-германиевые стекла – это смесь оксида кремния и оксида германия. Ранее ученые исследовали отдельно оксиды кремния или оксиды германия. В НГУ решили впервые совместить свойства этих веществ, совместив их в германо-силикатных стеклах.
«Мы первыми в мире обнаружили в них мемристорный эффект, иначе говоря, эффект переключения памяти, когда образец германо-силикатной пленки переключается из одного состояния по сопротивлению в другое. И эти состояния хранятся достаточно долго. Мы наблюдали несколько тысяч переключений и пришли к выводу о необходимости исследовать механизмы переноса транспорта в таких материалах, чтобы в дальнейшем оптимизировать конструкцию мемристоров на их основе», – рассказал ведущий научный сотрудник Лаборатории функциональной диагностики низкоразмерных структур для наноэлектроники отдела Владимир Володин.
Ученые вырастили пленки четырех составов с разными соотношениями оксидов германия и кремния, а затем изготовили специальные МДП-структуры (металл-диэлектрик-полупроводник) с тонким слоем такого стекла и приступили к проведению температурных исследований зависимости тока от напряжения.
«Мы исследовали серию образцов с разным соотношением оксида германия и оксида кремния. И по данной зависимости обнаружили, что в ней с увеличением доли оксида кремния в образцах монотонно уменьшается глубина ловушек. Мы определили, что концентрация ловушек не меняется, по крайней мере заметным образом. Более значительные изменения – на порядок или более, – могли бы стать поводом для негативной оценки применимости модели, отбрасывания ее валидности, невозможности применения к расчету и экспериментальным значениям, что было бы нежелательным результатом», – рассказал младший научный сотрудник лаборатории Иван Юшков.
Благодаря результатам исследования ученые могут определить параметры мемристора теоретически, не выращивая наноструктуру.
«Мы хотели бы получить в перспективе из данного материала современные элементы памяти, которые превосходили бы привычную нам флеш-память (Flash USB drive) по количеству циклов перезаписи, долговечности, эффективности и надежности. В настоящее время технологии дошли до того рубежа, когда человечество из флеш-памяти выжало максимум: достигнуто максимальное количество циклов перезаписи, максимальная продолжительность использования, максимальные объемы по емкости на один элемент. Дальше, используя эту же технологию, кратно увеличить параметры памяти электронных приборов не представляется возможным. Помочь преодолеть эти ограничения может новый тип памяти, вроде мемристора», – пояснил Юшков.
