Большинство современных компьютеров в настоящее время используют так называемую динамическую память с произвольным доступом (dynamic random access memory - DRAM). В таких модулях информация представляется электрическими зарядами в миллионах микроконденсаторах, каждый из которых кодирует один бит. Обычный DRAM-конденсатор состоит из двух электропроводящих параллельных пластин, разделенных тонким слоем из оксида кремния или комбинированным слоем оксида и нитрида кремния. Но при всей ее надежности эта технология имеет принципиальные ограничения на плотность записи информации, так как требуется довольно большая площадь пластин для того, чтобы достичь емкости примерно 25 фемтофарад (25*10^-15) на бит. Уменьшить ее можно, например, увеличивая диэлектрическую постоянную и уменьшая толщину слоев диэлектрика.

При таком подходе перспективными оказываются ферроэлектрические материалы, имеющие диэлектрическую постоянную в диапазоне от 300 до 1500. Для сравнения, ДП оксида и нитрида кремния имеют значения 4 и 6, соответственно. Тонкие ферроэлектрические пленки можно использовать для получения энергонезависимых устройств памяти (FERAM). Но для преодоления 4-гигабитного уровня чипов DRAM необходимо создавать ферроэлектрические слои толщиной всего около 4 нм. При такой толщине совсем не очевидно, что ферроэлектрические свойства будут сохраняться.

Этот вопрос недавно детально изучили ученые из университета Льежа (Бельгия) методом компьютерного моделирования. О результатах было доложено в последнем выпуске журнала Nature (Vol. 422, P. 506-509, 3.04.03). В компьютерном эксперименте моделировалось поведение тонкой пленки из титаната бария, размещенной между двумя металлическими электродами из рутената стронция. Оказалось, что при уменьшении толщины пленки ниже критического значения 2,4 нм происходит пробой конденсатора и потеря ферроэлектрических свойств. Перезарядка конденсатора и восстановление его работоспособности требует около 0,1 с, что очень много для практических применений.

Полученные результаты значительно корректируют ранее полученные данные. Предполагается, что использование ферроэлектрических пленок уже скоро позволит создать устройства памяти емкостью 16 гигабит, но, возможно, не более.

Сергей САНЬКО,
[email protected]