Совсем недавно мы сообщали о технологии, призванной прийти на смену используемому сегодня в большинстве полупроводниковых интегральных микросхем кремнию, и вот очередное сообщение, посвященное, на этот раз, технологиям хранения данных. Ученым из Национального Института Стандартов и Технологий США (NIST, National Institute of Standards and Technology) удалось создать прототип наноэлектронного коммутатора, по своему принципу действия схожему… с молнией. Наноэлектронное устройство создано на базе самособирающихся слоев органических молекул, расположенных на серебряных проводниках. Свою разработку ученые позиционируют для использования в запоминающих устройствах.
Серебро, обладающее высокой удельной проводимостью, сравнимой с проводимостью золота, обладает, тем не менее, одним серьезным недостатком, вследствие которого его использование в микро- и наноэлектронике затруднительно: под действием электрического поля перпендикулярно поверхности серебра вырастают нитевидные кристаллы из ионов, способные «закорачивать» контакты.
Однако, ученые NIST придумали, как использовать этот эффект во благо и превратить наноконтакты в бинарные переключатели. В ходе эксперимента, чрезвычайно тонкий серебряный проводник был покрыт веществом, формирующим на его поверхности монослой молекул, содержащих на одном из концов серу, связывающуюся с серебром. Напротив обработанного таким образом проводника располагался проводник из золота, и между ними прикладывалось небольшая разность потенциалов.
При увеличении напряжения выше некоторого критического значения, ионы серебра в доли секунды проникают сквозь монослой органических молекул и формируют нитевидный кристалл наподобие застывшего разряда молнии, создав электрическое соединение. При приложении обратной разности потенциалов ионы серебра возвращаются в исходное положение и контакт разрывается.
При этом точная формула органических молекул не играет первостепенного значения – прототип «работает» с различными веществами, является достаточно простым по своей структуре, а разница в электрической проводимости состояний «0» и «1» огромна и достигается миллиона и более.
Однако, у прототипа есть и недостатки – прототип данного вида памяти не является энергонезависимым, но в то же время после достаточно большого количества циклом контакты замыкаются «намертво»; к тому же пока что время формирования «застывшей молнии» очень велико, вследствие чего максимальная частота переключения достигает не более 10 кГц. И хотя, конечно, с технической точки зрения «застывшая молния» является очень даже небезынтересной, вполне возможно, эта разработка так и останется лишь одной из многих альтернатив современным технологиям создания запоминающих устройств.
Работа ученых NIST опубликована в 90 номере журнала Applied Physics Letters.