«Нанокарандаши» становятся надежнее

Нанокарандаши, сделанные из защищенных внешней оболочкой углеродных нанотрубок, могут быть использованы как устройства хранения данных со сверхвысокой плотностью, говорят исследователи из Intel и из Калифорнийского технологического института. В отличие от предыдущих незащищенных или защищенных полимером нанотрубок, полученные образцы устойчивы к износу и могут записывать биты «длиной» 6,8 нм на сегнетоэлектрических пленках. Это обеспечивает плотность записи выше 1 Тб/кв. дюйм.

Основанные на зондах системы хранения данных типа «найти-и-сканировать» являются идеальными для создания энергонезависимой памяти со сверхвысокой плотностью записи. В них сканирующий зонд или массив зондов записывает и считывает данные со среды. Размер бита главным образом зависит от размера наконечника зонда, и ученые недавно показали, что наномасштабная головка может локально обращать поляризацию сегнетоэлектрической тонкой пленки и создавать домены размером несколько нанометров. Однако загвоздка в том, что в практических устройствах контакт зонда со средой происходит при очень больших скоростях (более чем 100 мкм/с), что приводит к быстрому износу зонда. В этом контексте углеродные нанотрубки являются идеальными в качестве зонда, но они склонны к искривлениям, что ограничивает их использование.

Юган Чжан (Yuegang Zhang) с коллегами изготовили зонды из углеродных нанотрубок, покрытых оксидом кремния, который устойчив к износу. По оценкам ученых критическая сила при продольном изгибе трубок оказалась на три порядка больше, чем прикладываемая при типичных операциях чтения-записи. Она также в 14 раз выше, чем у предыдущих зондов, сделанных из многостенных углеродных трубок, покрытых париленом.

Команда Чжана также подсчитала, что скорость износа нанокарандаша на пьезоэлектрической пленке составляет 4,36 × 10 -3 нм/с при скорости сканирования 50 мкм/с. Это значит, что нанокарандаш может просканировать дистанцию более чем 11 км без уменьшения плотности записи.

Чтобы использовать нанокарандаш для операций чтения-записи, Чжан с сотрудниками прикладывали электрические импульсы к наконечнику зонда, который находился в контакте с поверхностью сегнетоэлектрической пленки. Электрическое поле локально опрокидывало направление поляризации в небольших областях пленки, записывая таким образом бит. В процессе чтения к наконечнику зонда прикладывался сигнал переменного тока, который вызывал механические расширения и сжатия пленки, лежащей в основании, посредством обратного пьезоэлектрического эффекта. Фаза обратного пьезоэлектрического ответа зависит от направления поляризации локальной области.