Ученые Института физики полупроводников им А.В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН) разработали прототипы мемристоров (элементов памяти) для матриц энергонезависимой памяти большого объема, определили, каким должен быть состав активных слоев, чтобы получать мемристоры с лучшими характеристиками, и предложили неразрушающий метод контроля состава слоев во время их синтеза.

Компьютерная память нового типа — универсальная — может совмещать в себе энергонезависимость, как флэш-память или жесткий диск, высокую скорость работы, характерную для оперативной памяти, и большой информационный объем. Один из лучших кандидатов на роль универсальной памяти — резистивная ReRAM, в которой данные записываются за счет изменения электрического сопротивления. Разработкой универсальной памяти занимаются крупнейшие технологические центры мира.

Элемент ReRAM — мемристор — представляет собой структуру металл-диэлектрик-металл, в которой тонкий слой диэлектрика обратимо меняет сопротивление при подаче переключающего импульса напряжения – из-за образования и рассасывания в нем тонкого проводящего канала (филамента). В качестве таких диэлектриков, в частности, используются обедненные кислородом оксиды металлов — тантала, циркония и гафния. Особенность оксидов в нестехиометрическом составе — соотношение между атомами металла и кислорода — не выражается простыми целыми числами. Например, HfO1.42— нестехиометрический оксид.

Молодые ученые ИФП СО РАН создали мемристоры на основе всех вышеперечисленных оксидов и исследовали свойства элементов памяти. Благодаря широкому использованию этих оксидных соединений в кремниевой технологии мемристоры на их основе не потребуют больших затрат при внедрении. Кроме того, на основе нестехиометрических оксидов тантала возможно создание многоуровневых устройств памяти. Подробные результаты работ изложены в диссертациях на соискание степеней кандидата наук.

Соискателями стали сотрудники ИФП СО РАН — Алина Константиновна Герасимова и Виталий Александрович Воронковский. Исследования велись в рамках крупного научного проекта «Квантовые структуры для посткремниевой электроники».

Достижения молодых ученых и их коллег применимы при разработке промышленных образцов резистивной памяти.