Компьютерные компании продолжают поиск универсального запоминающего устройства для замены сегодняшних жестких дисков. Устройство должно иметь большую емкость, быть энергонезависимым, быстродействующим, маломощным, допускать перезапись данных, и все это при достаточно низкой стоимости.

Одна из альтернатив – сегнетоэлектрическая память (Ferroelectric RAM – FeRAM или FRAM), аналогичная по конструкции другой полупроводниковой памяти DRAM, в которой вместо обычного диэлектрика используют сегнетоэлектрик. При большом числе преимуществ (низкая рассеиваемая мощность, высокая скорость записи и рекордно большое число циклов записи-стирания (более 1016), имеются и два существенных недостатка – низкая плотность упаковки и высокая стоимость производства.

Возможно, эти недостатки будут преодолены при внедрении в массовое производство нового технологического процесса, разрабатываемого совместно исследователями Max Planck Institute of Microstructure Physics (Германия), Pohang University of Science and Technology (Корея) и Korea Research Institute of Standards and Science. Новый метод позволит получить дешевый метод производства сегнетоэлектрических запоминающих устройств с рекордно высокой плотностью упаковки.

Метод использует тонкую (100 нм) перфорированную маску из оксида алюминия (Al₂O₃) для формирования трехслойных структур Pt/PbZrTiO₃/Pt c расстоянием между соседними структурами не более 60 нм. Последовательность технологических этапов представлена на рис.

Рис. Последовательность технологических этапов формирования структур Pt/PbZrTiO₃/Pt

Основное достижение метода – способ формирования перфорированной маски электрохимическим окислением тонкой алюминиевой фольги. В процессе окисления в образовавшемся оксиде формируются нанопоры достаточно случайным образом. Однако если тщательно подобрать температуру, уровень pH и химический состав электролита (что и сделали немецко-корейские авторы), то можно получить упорядоченную гексагональную структуру расположения пор лишь с незначительными нарушениями.

Далее методом небольшого принуждения – предварительное формирование (выдавливание) на поверхности Аl фольги системы точек с помощью наноиндентера, авторы получили полностью регулярную структуру на большой поверхности.

Затем изготовленную маску с миллиардами пор помещают на MgO пластину, покрытую тонким слоем Pt и нагретую до 650°C, и сквозь эту маску осаждают лазерным испарением тонкие островки сегнетоэлектрической PbZrTiO₃ керамики толщиной 30–50 нм и металла (Pt) в качестве верхнего электрода. Затем маску удаляют в селективном травителе. Таким образом формируется система наноемкостей, в эксперименте расстояние между соседними емкостями составляли 60 нм.

С.Т.К.