Китайские учёные представили новую структуру сегнетоэлектрической памяти на основе нитрида алюминия со скандием (AlScN), способную выдержать около 10 млрд циклов перезаписи — это в сто раз превышает предыдущий предел.
Вюрцитные сегнетоэлектрики вроде AlScN давно рассматриваются как перспективная основа для быстрой и энергоэффективной памяти будущего, совместимой с существующими технологиями производства полупроводников. Однако ранее такие чипы выходили из строя уже после 100 млн циклов записи.
Исследователи выяснили причину деградации: дефекты кристаллической решётки, вызванные отсутствием атомов азота. Проблема заключалась не в самих дефектах, а в их поведении при переключении — они перемещались и скапливались в группы, формируя проводящие каналы, через которые происходила утечка тока.
«Ранее исследователи знали, что устройства выходят из строя, и наблюдали некоторые признаки этого процесса, но никому не удавалось найти на атомном уровне объяснение, что именно перемещается, как происходит это движение и как оно приводит к отказу», — пояснили учёные.
Команда разработала структуру материала, которая ограничивает миграцию и скопление вакансий азота, препятствуя образованию проводящих каналов и замедляя деградацию материала.
Если технологию удастся масштабировать до массового производства, память на основе AlScN может стать основой для серверного оборудования будущего, включая системы искусственного интеллекта.