새로운 비휘발성 메모리는 100억 번의 재작성 주기를 견딜 수 있음

• 실험실에서 만든 새로운 강유전성 커패시터는 100억 번의 재작성 주기를 견딜 수 있습니다.
• 기존 플래시 드라이브와 달리 강유전체 메모리 장치는 우주선 노출을 견딜 수 있고 우주 공간에서도 작동할 수 있습니다.

전기적으로 전환 가능한 자발 분극이 있는 강유전성 박막을 사용하는 비휘발성 메모리 장치에 대한 개념은 매우 낮은 전력 소비, 높은 쓰기 속도 및 이론적으로 무한한 내구성으로 인해 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다.

오늘날 전자 산업은 기존의 솔리드 스테이트 및 플래시 드라이브보다 더 긴 수명과 더 빠른 액세스 속도를 달성하기 위해 새로운 비휘발성 메모리 기술을 추구하고 있습니다. 유망한 후보 중 하나는 이산화 하프늄 기반 메모리입니다. 마이크로일렉트로닉스 업계에 이미 알려진 유전체 재료를 사용합니다.

특정 온도 처리 및 합금화에서 일부 얇은 이산화 하프늄 층이 강유전성을 나타내는 준안정 결정을 형성할 수 있습니다. 이것은 이 결정이 그들에게 가해지는 전기장의 방향을 '기억'할 수 있음을 의미합니다.

이 새로운 메모리 셀(지르코늄-하프늄 산화막)의 구조는 일반 전기 커패시터와 유사합니다. 두께는 약 10나노미터이며 두 전극 사이에 끼워져 있습니다.

강유전체 커패시터의 잔여 분극을 최대화해야 메모리 셀로 사용할 수 있습니다. 그러나 이를 위해 연구자들은 박막에서 일어나는 과정을 깊이 이해해야 합니다. 여기에는 나노필름 전체에 분포된 전위 측정이 포함됩니다.

새로운 비휘발성 메모리 유형으로의 돌파구

하프늄 산화물의 강유전체 상이 10년 전에 발견되었지만 과학자들은 아직 나노 스케일에서 전위 분포를 직접 측정할 수 없었습니다.

이제 Moscow Institute of Physics and Technology의 연구원들이 강유전성 축전기에 걸친 전위 분포를 결정하는 고유한 기술을 고안했습니다.

참조:나노스케일 | DOI:10.1039/C9NR05904K | MIPT

그들은 하드 X선 광전자 방출 분광법을 사용하여 메모리 커패시터를 조사했습니다. 이 기술은 강한 단색 X선 빔의 정상파 모드에 의존합니다. 코어 수준의 라인 이동을 검사하여 로컬 정전기 전위를 측정합니다.

이 발견은 지르코늄-하프늄 산화물 층을 가로지르는 전위 프로파일이 비선형이고 분극 전환에 따라 변경됨을 보여줍니다.

기존 SSD

연구원들은 주사 투과 전자 현미경의 데이터를 이론적 모델링과 결합하고 두 계면에서 지르코늄-하프늄 산화물의 결함 측면에서 관찰된 비선형 전위 거동과 강유전성 분극에 의해 변조된 전하 상태를 설명했습니다.

요약하면, 이 연구는 산화 하프늄 기반 강유전성 커패시터의 고유한 전자적 특성과 이것이 메모리 장치 엔지니어링에 중요한 이유에 대해 새로운 시각을 제공합니다.

연구원들은 그들의 연구실에서 제작한 강유전성 커패시터가 100억 번의 재작성 주기를 견딜 수 있다고 주장했는데, 이는 오늘날의 플래시가 견딜 수 있는 것보다 거의 100,000배나 더 많습니다.

읽기:새로운 유형의 컴퓨터 메모리가 기존 RAM 및 플래시 드라이브를 대체할 수 있음

강유전체 메모리 소자는 반도체 기반 소자와 달리 외부 방사선의 영향을 받지 않습니다. 즉, 우주선 노출을 견디고 우주 공간에서도 작동할 수 있습니다.