Компьютерная память на рутении. Эффективность «несовершенного» электрода — bankruptcyhelp.ru

Запоминающие устройства на базе переключения сопротивления владеют значительными преимуществами перед применяемыми сейчас элементами памяти. Сотрудники группы атомно-слоевого осаждения МФТИ вместе с сотрудниками из Кореи исследовали воздействие изъянов поверхности 1-го из электродов на характеристики ячейки резистивной памяти. Оказалось, что при увеличении толщины электрода шероховатость его поверхности резко увеличивается, а характеристики ячейки памяти приметно улучшаются.

Результаты размещены в журнальчике ACS Applied Materials & Interfaces.

Некие вещества при подаче на их электронного напряжения могут переключаться из диэлектрического состояния в проводящее и назад. Пороговое напряжение, отношение сопротивлений в различных состояниях и остальные характеристики зависят от вещества, размещенного меж электродами. На этом принципе базирована работа резистивной памяти с произвольным доступом — 1-го из более перспективных типов энергонезависимой памяти. Резистивные запоминающие устройства, построенные на базе оксидов переходных металлов, различаются низким энергопотреблением, долговечностью, простотой расширения и скоростью работы, потому почти все компании стимулируют разработки этого типа памяти.

Ячейка памяти подобного типа представляет собой слоистую структуру меж 2-мя электродами, на которые подаётся переключающее напряжение. Её характеристики зависят не лишь от вещества меж электродами, да и от состава и формы самих электродов. Сейчас один электрод делают в основном из нитрида титана, а 2-ой — из платины. Но платина несовместима с полупроводниковыми структурами, применяемыми в компьютерных схемах. Рутений, в отличие от платины, данной препядствия не имеет, не считая того, рутениевые электроды также можно получать способом атомно-слоевого осаждения, по этому есть возможность изготавливать трёхмерные вертикальные структуры памяти.

Александра Королёва, аспирантка Физтех-школы электроники, фотоники и молекулярной физики, одна из создателей статьи, объясняет:

«Мы выращивали рутениевые электроды с различным количеством циклов атомно-слоевого осаждения для исследования воздействия толщины электрода на характеристики ячейки. Дальше с помощью атомно-силового микроскопа изучили поверхность электрода».

Оказалось, что при увеличении количества осаждаемых слоёв размер зёрен на поверхности электрода изменяется от 5 до 70 нанометров. Потом учёные употребляли рутениевые плёнки в качестве нижнего электрода в структурах резистивной памяти на базе оксида тантала. Было показано, что повышение толщины рутения приводит к уменьшению сопротивления ячейки в обоих состояниях, а также к повышению соотношения значений сопротивления в диэлектрическом и проводящем состояниях. Повышение шероховатости поверхности рутениевого электрода также привело к понижению напряжения формовки и напряжения переключения.

Не считая того, приметно возрос ресурс устройства, достигая 50 миллионов циклов перезаписи для устройства с более шероховатым электродом.

Это означает, что при увеличении шероховатости электрода улучшаются принципиальные для практических применений свойства устройства — долговечность и энергоэффективность. Для разъяснения эффекта учёными была предложена упрощённая модель, демонстрирующая локализацию электронного поля на склонах более больших зёрен на поверхности рутения. Это предположение было доказано с помощью проводящей атомно-силовой микроскопии.

«Наши результаты посодействуют осознать, как можно значительно сделать лучше ячейки памяти новейшего типа. Повышение толщины пленки рутения приводит к повышению шероховатости поверхности электрода. При всем этом на склонах зернышек формируются области локальной концентрации электронного поля, что, в свою очередь, существенно улучшает главные свойства устройства. Результаты дают надежду, что в будущем устройства памяти будут иметь наилучшую производительность и надёжность», — дополняет Андрей Маркеев, заведующий группой атомно-слоевого осаждения МФТИ.