Элементы памяти на основе тонкопленочных систем металл-полупроводник

Фононика — наука, изучающая хранение информации на электронных носителях при помощи тепла. Студенты Московского Политеха на проекте “Элементы памяти на основе тонкопленочных систем металл-полупроводник” занимаются разработкой подобных ячеек памяти.

Появление проекта связано необходимостью создания простого и эффективного элемента памяти для микроэлектроники на основе систем металл-полупроводник, способного хранить и записывать биты информации намного быстрее, чем сейчас. Инициатором проекта стал доктор физико-математических наук Скворцов Аркадий Алексеевич.

Главная цель и задача проекта — создать прототип рабочей ячейки памяти и разработать математическую модель, которая поможет осуществить задуманное. Это же и главная трудность, потому что разработки ведутся с нуля и крайне трудно найти оптимальную модель. стоит разобраться что же такое фононика. Буквально пару лет назад международный коллектив физиков изучил новый метод записи информации на жесткие диски. Обычно это происходит за счет магнитного поля. Инновационный способ намного быстрее и менее энергозатратное. Теперь намагниченность тела поддерживается благодаря короткому, но очень сильному импульса тепловой энергии (лазера). Это позволит записывать терабайты информации в секунду - в сотни раз быстрее, чем это делают современные жесткие диски.

С практической же точки зрения это выглядит так: за основу берется пластина из кремния или арсенида галлия толщиной 1 мм, на нее сверху наносится проводящая тонкая пленка (из кремния или алюминия). Когда через такую систему пропускается импульс тока, то в ней некоторое время остается тепло, рассеивающееся после. В эти моменты и происходит запись информации. Можно сказать, что это аналог электрического конденсатора, только вместо тока используется тепло.

В ходе работы используется осциллограф, испытательная машина и атомно-силовой микроскоп. Осциллограф здесь нужен для того, чтобы отслеживать изменение тока, напряжения и работу схемы в динамике. Это тот же самый вольметр, способный показывать, как меняется форма измеряемого тока. Детали, подвергающиеся длительным и постоянным нагрузкам, могут деформироваться, что является нормальным процессом. Чтобы это не было неожиданностью, нужна специальная испытательная машина на ползучесть. Ползучестью в этом случае называют процесс разрушения. Атомно-силовой микроскоп используют для изучения местных электрических характеристик, для хранения информации и считывания сверхвысокой плотности. На данный момент как такового результата еще нет, но ребята активно решают поставленную задачу и двигаются вперед. Как только участники найдут оптимальную математическую модель для такой ячейки памяти, то они смогут записывать биты информации на электронные носители непривычным способом — при помощи тепла