Создан новый тип энергонезависимой 2D-памяти, которая в 5 тысяч раз быстрее обычной флэш-памяти - «Наука и технологии»

Ученые из Института физики Китайской академии наук разработали и создали первые экспериментальные ячейки нового типа энергонезависимой памяти, которая работает со скоростью, в 5 тысяч раз превышающей скорость работы обычной флэш-памяти, и может хранить в одной ячейке сразу несколько бит данных. Для процессов стирания и записи информации памяти нового типа, изготовленной из условно двумерных материалов, требуются десятки наносекунд времени, что в тысячи раз превышает показатели флэш-памяти и делает новую память сопоставимой по скорости с динамической памятью, используемой сейчас в компьютерах всех типов.

Основой данного достижения являются результаты предыдущих исследований, в ходе которых ученые выяснили то, что когда два или большее количество слоев различных материалов одноатомной толщины накладываются друг на друга и формируют так называемые гетероструктуры, у этих структур появляются совершенно новые свойства, не присущие ни одному из изначальных материалов. Слои плоских материалов скрепляются и фиксируются слабыми электрическими силами, известными под названием сил Ван-дер-Ваальса.

В начале своих исследований китайские ученые пытались использовать ультратонкие пленки традиционного кремния. Им удалось создать работающие ячейки новой кремниевой памяти, но, к сожалению, ее быстродействие было весьма и весьма малым из-за влияния неизбежных дефектов кремниевых пленок.

Поэтому исследователи изготовили гетероструктуру Ван-дер-Ваальса, состоящую из полупроводникового слоя селенида индия, изолирующего слоя шестиугольного нитрида бора и нескольких графеновых слоев, обладающих электрической проводимостью. Вся эта гетероструктуры была "собрана" на поверхности кремниевого основания, покрытого диэлектрическим слоем оксида кремния.

Последующие исследования показали, что импульс напряжения, длительностью 21 наносекунду, позволяет "наполнить" электрическим зарядом графеновые слои, что эквивалентно процедуре записи информации в ячейку памяти. При этом, энергетические показатели импульсов практически идентичны показателям импульсов, используемых для записи в ячейки обычной флэш-памяти.

Как уже упоминалось выше, помимо высокой скорости работы, главной особенностью новой памяти является возможность хранения в одной ячейке не одного, а большего количества бит данных. Такая возможность вытекает из особенностей строения ячейки памяти, а стирание и запись информации должны производиться при помощи определенной последовательности электрических импульсов, подаваемых на различные графеновые электроды.

Предварительные расчеты показали, что ячейки памяти нового типа смогут хранить информацию в течение 10 лет. Однако, у ученых нет пока еще ответа на вопрос, когда созданную ими технологию можно будет поставить на коммерческие рельсы? "Это Ахиллесова пята многих подобных работ" - пишут исследователи, - "Когда дело доходит до реальных областей применения, на первый план выдвигают еще нерешенные проблемы масштабируемости производства и возможности интеграции этой технологии в существующие производственные процессы".