Новосибирские физики разработали флешку будущего
Как сообщает официальное издание СО РАН "Наука в Сибири", это стало возможным благодаря применению мультиграфена.
Речь идет о нескольких слоях графена - одного из самых перспективных материалов, который можно представить как плоскость графита, толщиной в один атом углерода. Этому соединению ученые пророчат большое будущее как в нанотехнологиях, в электронике и других областях. "Это тема модная как с точки зрения фундаментальной науки, так и прикладной", - передает "Наука в Сибири" слова старшего научного сотрудника ИФП СО РАН, кандидата физико-математических наук Юрия Новикова.
Новосибирские физики рассматривают мультиграфен и в качестве запоминающей среды для хранения электрического заряда, что может стать основой для флешек нового поколения. Помимо мультиграфена, необходимыми компонентами таких флэш-носителей являются туннельный (из оксида кремния) и блокирующий слои. Эффективность же запоминающего устройства зависит от величины работы выхода запоминающей среды - энергии, которая тратится на удаление электрона из вещества и в этом плане многослойный графен уникален.
Одним из его важнейших свойств является большая работа выхода для электронов, составляющая около пяти электронвольт. Из-за этого на границе мультиграфена и оксида кремния величина потенциального барьера увеличена и составляет примерно четыре электронвольт, именно за этой характеристикой новосибирцы усмотрели будущее мультиграфена в качестве устройства флеш-памяти.
- Так как для флеш-памяти на основе мультиграфена требуется тонкий туннельный слой, то быстродействие повышается в два-три раза. Ко всему прочему мы можем использовать более низкие напряжения перепрограммирования, а большая работа выхода позволяет долго хранить инжектированный заряд, - уверен Юрий Новиков.
Использование мультиграфена, по мнению ученых, даст возможность оптимизировать геометрию флеш-памяти, например, использовать более тонкий туннельный слой. В сегодняшних флешках, основным компонентом которых является кремний, величина потенциального барьера на границе его с оксидом кремния составляет только 3,1 электронвольт. Поэтому требуются более толстые туннельный и блокирующий слои, а это в свою очередь неизбежно приводит к уменьшению быстродействия.
Вот только говорить о промышленном производстве мультиграфеновых флеш-носителей, мягко говоря, преждевременно.
- На данный момент мы занимаемся только фундаментальными исследованиями. Конечно, опытные образцы существуют, и с ними интенсивно работают, но для коммерческого применения, скажем в России, требуется завод с современными технологиями. Стоить он будет около пяти миллиардов долларов, - пояснят Юрий Новиков.
Впрочем, если говорить о такого рода запоминающих устройствах, не за одним мультиграфеном видят будущие новосибирские специалисты. Так в качестве запоминающей среды может стать нитрида кремния, обладающий особыми "ловушками" для заряда. Это позволит избежать проблем некачественных или поврежденных туннельного и блокирующего слоев. Наличие пор может привести к потере информации независимо от того, кремний является основой флэшки, или мультиграфен. Ловушки же позволят сохранять информацию.
Кроме этого, ведется исследование различных материалов и для внедрения их в технологии резистивной памяти. В таких устройствах информация сохраняется не электрическим зарядом, а за счет изменения сопротивления материала и в отсутствие питания. Быстродействие таких устройств, по прогнозам ученых, сравнимо с функциональностью оперативной памяти. При этом число циклов перезаписи будет значительно больше, чем во флеш-памяти, основанной на инжекции и хранении электрического заряда, а потребление энергии напротив снизится.