Электрический домен площадью менее 1 нм² способен помочь увеличить объём памяти на чипе. Исследователи нашли такие домены в диоксиде циркония — материале, химически схожем с изолятором, который уже применяется в кремниевых транзисторах. В отдельной работе они выяснили, как менять электрическую структуру тонких плёнок другого изолятора — гафния. Учёные соединили моделирование на атомном уровне с электронной микроскопией и экспериментами, чтобы понять, как эти материалы помогут удовлетворить растущий спрос на ёмкие накопители данных по мере расширения ИИ.
Гафний образует тонкий изолирующий слой в кремниевых транзисторах, а его привлекательность для памяти связана с сегнетоэлектричеством: электрическое поле разворачивает поляризацию, и ориентация сохраняется после его снятия, кодируя цифровую информацию. Большинство сегнетоэлектриков теряют это свойство при толщине менее 10 нанометров, но немецкие исследователи показали, что гафний ведёт себя иначе — становится сегнетоэлектриком в очень тонких плёнках, хотя в объёмном материале такого свойства нет.
Команда вырастила монокристаллические плёнки гафния, легированного лантаном.
Данные позволяют предположить, что инженеры смогут выращивать гафний в стабильной антисегнетоэлектрической структуре, а затем переключать её полем во время работы. Эти материалы могут пригодиться и для хранения энергии: антисегнетоэлектрики накапливают её немало, что делает их перспективными для конденсаторов высокой плотности. Расчёты показали, что эти границы, или доменные стенки, проводят электричество и движутся при подаче напряжения. Если научиться управлять этим движением, стенки станут элементами устройств памяти.
Новые чипы ускорят компьютеры в 1000 раз.
