Новый тип полупроводников с памятью: революционные возможности ферроэлектрических нитридов

В этой статье, вместе с экспертами «ЗУМ-СМД» рассмотрим концепцию ферроэлектрических нитридов и их потенциальные возможности для построения сегментов полупроводниковой памяти.

Свойства материала на основе ферроэлектрических нитридов

Открытие свойств сегнетоэлектричества учёными из Мичиганского университета, путем включения в структуру полупроводника редкоземельных металлов, считается одним из наиболее важных в области нитридовых полупроводников в последние годы. За счёт сверхвысокой подвижности электронов ферроэлектрические устройства имеют большие преимущества по сравнению со свойствами обычных транзисторов.

Ферроэлектрические нитрид полупроводники демонстрируют такие качественные физико-электрические характеристики:

1. высокая предельную температура;
2. большая поляризация остатков;
3. усиленная прочность на расщепление;
4. высокий пьезоэлектрический коэффициент;
5. мощные характеристики электромеханической связи;
6. повышенная оптическая нелинейность и др.

Ферроэлектрические полупроводники представляют собой специальный класс материалов, которые имеют как сегнетоэлектрические, так и полупроводниковые свойства. Они относится к веществам, способным демонстрировать спонтанную электрическую поляризацию, которая может разрушаться (управляться) внешним электрическим полем.

Достоинства сегментов памяти на ферроэлектрических нитридах

Ферроэлектрические полупроводники имеют несколько преимуществ по сравнению с другими типами технологий энергонезависимой памяти, такой как флэш-память, магнитные накопители:

1. Высокая скорость чтения, стирания и записи. Это делает их подходящими для систем, где быстрый доступ к хранилищу данных имеет решающее значение. Поляризационное переключение в этих материалах может происходить за наносекунды, что позволяет реализовать быстрый доступ к объёмным данным.
2. Низкое потребление энергии. Традиционные технологии динамической памяти требуют непрерывного источника питания для сохранения данных. Ферроэлектрические нитрид полупроводники могут хранить информацию без необходимости питания. Это приводит к снижению энергопотребления, что делает их энергоэффективными и наиболее подходящими для использования в портативных устройствах.
3. Большая плотность. Ферроэлектрические полупроводники могут достичь высокой плотности из-за их небольшого размера ячейки. Это делает их подходящими для систем, где необходимо накапливать большое количество данных в компактном форм-факторе.
4. Длительное время удержания. Рассматриваемые полупроводники могут сохранять свое состояние поляризации в течение длительного времени, даже в отсутствие источника питания. Это гарантирует, что хранящаяся информация остается нетронутой, что делает их пригодными для архивных и долгосрочных приложений.

Предполагается, что новая технология может вытеснить динамическую память и Flash-память, объединив их в один тип.