Статья коллектива из ИФП опубликована в The Journal of Physics and Chemistry of Solids, передает издание СО РАН «Наука в Сибири».
Квантовые точки – полупроводниковый объект или нанокристаллы очень малого размера, состоящие из тысяч атомов. Меняя материалы для получения квантовых точек и их величину, ученым удается регулировать свойства этих объектов.
Универсальная память объединяет в себе возможность длительного энергонезависимого хранения информации с возможностью ее быстрой обработки. Один из путей создания универсальной памяти – разработка флеш-памяти, где заряд хранится в массиве самоорганизованных квантовых точек. Ученым нужно получить квантовые точки с параметрами, удовлетворяющими требованиям для универсальной памяти.
«Существует множество подходов к созданию универсальной памяти, которая бы заменила собой традиционную флэш-память, используемую сегодня на большинстве вычислительных устройств. Мы с коллегами встали на путь применения квантовых точек для хранения заряда в рамках архитектуры флеш-памяти. Оперативная память задействована для временного хранения данных непосредственно в моменты работы на вычислительном устройстве, она не может работать автономно, так как для ее работы обязательно требуется энергия. В универсальной памяти, как подразумевают разработчики, вычислительные действия смогут проходить внутри нее без дополнительных процессоров. Время обработки информации сократится во много раз по сравнению с технологиями, которые существуют сегодня», – рассказал старший научный сотрудник ИФП Демид Суад Абрамкин.
Квантовые точки ученые выращивают в лаборатории института с помощью процессов молекулярно-лучевой эпитаксии. В высоковакуумной камере испаряются алюминий и галлий, также на подложку попадают азот, фосфор и сурьма. Образующиеся полупроводниковые соединения собираются в нанокристаллы – квантовые точки, в которые могут захватываться электроны. Получена система самоорганизованных квантовых точек, которая характеризуется высокой энергией локализации электронов, чего достаточно для энергонезависимого хранения заряда в течение 10 лет.
«Сегодня наша работа сосредоточена в первую очередь на расчетах и вычислениях, то есть носит фундаментальный характер. До создания первого прототипа потребуется еще много исследований. Развитие новых технологий в области памяти, поиски новых видов памяти и создание универсальной памяти – всё это способно перевернуть компьютерную архитектуру. Разработка универсальной памяти важна для суперкомпьютеров, квантовых компьютеров, так как для их работы потребляется огромное количество энергии. Увеличение скоростей обработки информации, рост количества циклов перезаписи и энергонезависимость – важнейшие особенности крупных компьютерных систем. Если говорить о более бытовых вещах, то универсальная память способна во много раз снизить энергопотребление в смартфонах, увеличив время их автономной работы без дополнительного заряда в несколько раз», – сказал Абрамкин.