Физики МФТИ впервые выяснили, как давление влияет на память будущего

Исследование подготовлено при поддержке Минобрнауки

Ученые лаборатории перспективных концепций хранения памяти МФТИ разработали метод, позволяющий напрямую измерять влияние механического давления на свойства материалов для микросхем нового поколения. По словам исследователей, это поможет решить одну из ключевых проблем в создании энергонезависимой памяти на основе сегнетоэлектриков. Результаты работы опубликованы в журнале Applied Physics Letters, сообщили в Министерстве науки и высшего образования России, которое поддерживало проект.

Исследование посвящено оксиду гафния (HfO₂), который считается одним из наиболее перспективных материалов для памяти нового поколения. Он совместим с современными КМОП-технологиями и позволяет создавать более быстрые, энергоэффективные и долговечные чипы.

Работа такой памяти основана на сегнетоэлектричестве — способности материала сохранять одно из двух устойчивых состояний даже после отключения питания. Однако сегнетоэлектрическая фаза оксида гафния нестабильна, поэтому ученым приходится использовать специальные методы для ее стабилизации, включая легирование и термический отжиг.

После отжига в пленке возникают сильные внутренние напряжения, однако до сих пор их влияние на свойства материала удавалось оценить лишь косвенными методами.

Чтобы решить эту проблему, специалисты МФТИ изготовили образцы памяти на гибкой полимерной подложке и создали установку, которая позволяет одновременно растягивать материал и измерять изменения его характеристик. Такая конструкция исключает побочные эффекты, характерные для традиционных методов.

Прямые эксперименты показали, что механическое напряжение снижает сегнетоэлектрические свойства оксида гафния и одновременно усиливает его диэлектрические характеристики за счет изменения кристаллической структуры и электронной конфигурации материала.

По словам заведующей лабораторией перспективных концепций хранения данных МФТИ Анастасии Чуприк, результаты подтвердили, что внутреннее давление, возникающее при отжиге, играет ключевую роль в формировании свойств HfO₂. Авторы считают, что новая методика поможет в разработке более надежной и эффективной энергонезависимой памяти.