新型非易失性存储器可以承受 100 亿次重写周期
- 实验室内置的新型铁电电容器可以承受 100 亿次重写循环。
- 与现有的闪存驱动器不同，铁电存储设备可以承受宇宙射线照射，甚至可以在外太空运行。
由于具有极低的功耗、高写入速度和理论上无限的耐用性，利用具有电可切换自发极化的铁电薄片的非易失性存储器件的概念具有巨大的潜力。
今天，电子行业正在寻求新的非易失性存储器技术，以实现比现有固态和闪存驱动器更长的使用寿命和更快的访问速度。有希望的候选者之一是基于二氧化铪的存储器。它使用微电子行业已知的介电材料。
在特定的温度处理和合金化作用下，一些薄的二氧化铪层可以形成具有铁电特性的亚稳态晶体。这意味着这些晶体可以“记住”施加在它们身上的电场方向。
这种新型存储单元（锆铪氧化膜）的结构类似于普通电容器。它大约 10 纳米厚，介于两个电极之间。
铁电电容器的剩余极化必须最大化，以便它们可以用作存储单元。然而，为了确保这一点，研究人员必须深入了解薄膜中发生的过程。这涉及测量分布在纳米膜上的电势。
新的非易失性存储器类型的突破
虽然氧化铪中的铁电相是在十年前发现的，但科学家们还无法直接测量其纳米级的电位分布。
现在，莫斯科物理与技术研究所的研究人员提出了一种独特的技术来确定铁电电容器上的电势分布。
参考：纳米级 | DOI:10.1039/C9NR05904K | MIPT
他们使用硬 X 射线光电子能谱法探测存储电容器。该技术依赖于强单色 X 射线束的驻波模式。它通过检查核能级线位移来测量局部静电势。
研究结果表明，锆铪氧化物层的电位分布是非线性的，并随着极化切换而改变。
传统固态硬盘
研究人员将扫描透射电子显微镜的数据与理论模型相结合，并根据两个界面处的氧化锆 - 铪中的缺陷及其由铁电极化调节的电荷状态来解释观察到的非线性电位行为。
总之，该研究揭示了氧化铪基铁电电容器的固有电子特性及其对工程存储器件的重要性。
研究人员声称，他们实验室内置的铁电电容器可以承受 100 亿次重写循环，比今天的闪存所能承受的要多近 10 万倍。
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与基于半导体的器件不同，铁电存储器件不受外部辐射的影响。这意味着它们可以承受宇宙射线的照射，甚至可以在外太空运行。
工业技术