Поделиться
В России созданы ультратонкие кристаллы для памяти современной электроники
Материал, полученный в ИТМО, позволит без использования литографии получать миниатюрные устройства памяти, удовлетворяющие запрос современной электроники на увеличение ее мощности.
Кристаллы для хранения информации
В ИТМО создали металл-органические кристаллы, самопроизвольно превращающиеся из 3D-структур в 2D, которые можно использовать в дизайне устройств памяти и платформ ИИ в качестве материала для мемристоров (устройств для записи и хранения информации) и технологии ReRAM (резистивная память), сообщили представители университета на его сайте.
Кристаллы получаются ультратонкими — толщиной от четырех нанометров. Для их изготовления не требуется применение дорогостоящей литографии, что снижает их стоимость.
Исследование было выполнено в рамках программы «Приоритет 2030» и гранта Российского научного фонда (РНФ). В проекте участвовали ученые из Харбинского университета, исследовательского института KAUST, Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАНБ, Санкт-Петербургского государственного университета и Universite de Lorraine.
Преимущества нового материала
Для увеличения мощности и расширения функционала современных электронных устройств требуются более энергоэффективные и быстрые элементы, вмещающие еще больше информации, пояснили ученые. Это неизбежно ведет к увеличению их размера. Поэтому одной из главных проблем разработчиков становится вопрос миниатюризации, которую можно решить, используя новый тип двумерных материалов.
Большинство одних из самых перспективных подобных структур сейчас — металл-органических каркасов (МОК) — трехмерные. Их масштабирование для создания устройств наноэлектроники — довольно сложный процесс, отметили исследователи. Преобразуемые же из 3D в 2D кристаллы легко «встроить» в существующие устройства наноэлектроники, они при этом демонстрируют улучшенные электронные свойства по сравнению со своими 3D-аналогами.
Метод ученых
Полученные в ИТМО кристаллы создают методами растворной химии. При синтезе с использованием нескольких органических соединений (лигандов) 3D-кристаллы самопроизвольно разрушаются до уровня 2D-структур, обнаружили ученые.
«До нас подобные работы уже проводились. Однако до этого никто не показывал, что структуры могут разрушаются самопроизвольно — буквально на воздухе. Это значительно упрощает и удешевляет производство подобных кристаллов», — сказал один из авторов исследования, аспирант, младший научный сотрудник физического факультета ИТМО Семен Бачинин.
Сначала синтезируются объемные кристаллы путем нагрева в течение 48 часов раствора 1,2-бипиридилэтилена, 2,6-нафталендикарбоксилата и нитрата цинка. В осадке этой смеси и выпадают 3D-кристаллы. Их сушат на воздухе, что приводит к разрушению координационных связей между слоями и трансформации в 2D-структуры.
В одном объемном кристалле, по словам Бачинина, может быть до десятка отдельных слоев, то есть из одного 3D-кристалла можно получить сразу несколько 2D-кристаллов Слои отделяются специальной клейкой лентой.
«Разработанный метод позволяет создавать структуры с необходимыми для использования в производственных масштабах параметрами. Они достаточно тонкие — до четырех нанометров, могут сохранять записанную информацию более двух часов и служат более 100 циклов переключения из состояния с низкой проводимостью в состояние с высокой проводимостью и обратно с соотношением сигнал/шум до 1400 единиц», — сказал Бачинин.
Короткая ссылка
