Наноконденсаторы увеличивают плотность памяти

Ферроэлектрические материалы являются многообещающей альтернативой магнитным и диэлектрическим материалам при изготовлении энергонезависимой памяти. Однако проблема в том, что ферроэлектрики легко разрушаются при использовании обычного литографического процесса. Решение может быть достигнуто при другом подходе, называемом трафаретное формирование.

Ву Ли (Woo Lee) из Института Макса Планка в Хале, Германия, вместе с коллегами из Кореи, использовали разработанный ими трафаретный метод для создания высокоплотного массива ферроэлектрических наноконденсаторов, который позволяет записывать данные с плотностью 176 Гб на кв. дюйм – рекордной для материала этого типа. В отличие от литографии техника не разрушает чувствительные ферроэлектрические структуры.

Ферроэлектрическими материалы называются потому, что они содержат постоянные электрические диполи, аналогично магнитным диполям в железе. Подобно северному и южному полюсам в магнитах, положительный и отрицательный полюсы постоянного электрического диполя могут меняться местами, но значительно быстрее. Таким образом материал может хранить данные подобно жестким дискам, но допускает их обработку со скоростью ОЗУ.

Процесс изготовления начинается с анодирования поверхности алюминиевых листов высокой чистоты для получения мембран пористого окисла алюминия в виде «теневой маски», в которой естественным образом формируются почти регулярные массивы наноотверстий. Затем исследователи с помощью центрифугирования покрыли верхнюю поверхность окисла алюминия пленкой полистирена. Полученный шаблон был помещен на покрытый платиной субстрат из окиси магния. Далее полистирен удалялся, и тонкая пленка титаната цирконата свинца и платины с помощью лазера осаждалась через отверстия трафарета. Когда последний удалялся, оставался массив островков конденсаторов из структур металл-ферроэлектрик-металл, имеющих размеры около 40 нм. Так как расстояния между островками достигало значения менее 60 нм, то, следовательно, плотность конденсаторов составляла более чем 10¹¹ штук на кв. дюйм.

Конденсаторы допускают индивидуальную адресацию, и массив может быть использован для создания чипов ферроэлектрической RAM для таких приложений, как МР3-плееры, камеры мобильных телефонов и ноутбуки.