Физики предложили новый способ приглядывать за работоспособностью памяти будущего
Физики из МФТИ предложили новый способ изучения доменной структуры сегнетоэлектрических пленок. В перспективе он поможет понять, почему пленки теряют физические свойства при многократном воздействии электрического поля. Ученые планируют применять метод при создании и изучении свойств ячеек сегнетоэлектрической памяти.
Работа опубликована в Journal of Applied Physics. Сегнетоэлектрики — это материалы, которые имеют два стабильных состояния поляризации. Эти состояния сохраняются в отсутствие электрического поля, что позволяет использовать их для создания элементов памяти компьютера. Как правило, сегнетоэлектрики обладают доменной структурой, то есть разделены на области, которые могут иметь разную поляризацию. При приложении внешнего электрического поля поляризация доменов меняет знак на противоположный, переключается, — именно так происходит перезапись элемента памяти. Однако многократная перезапись доменов внешним полем может приводить к разрушению свойств пленок: часть доменов теряет способность переключаться при заданных условиях. Для того чтобы найти причину разрушений, необходим эффективный метод наблюдения за доменами и их переключением.
Для наблюдения за отдельными доменами, как правило, используется микроскопия пьезоотклика. Физики из МФТИ предложили альтернативный способ изучения доменной структуры тонких пленок — метод наведенного тока — и реализовали его с помощью растрового электронного микроскопа. Первый автор работы Евгений Коростылёв, директор Центра коллективного пользования уникальным научным оборудованием в области нанотехнологий МФТИ, рассказал: «Мы когда-то ездили проводить измерения на синхротроне (ускорителе частиц — прим. ред.).
Образец был подключен к измерителю тока, и мы заметили, что, когда на образец попадал пучок рентгеновских лучей, измеритель фиксировал протекание тока — возникал наведенный ток. Мы решили попробовать облучать образец тончайшим пучком высокоэнергетических электронов вместо рентгеновских лучей (которые засвечивают весь образец сразу). Нам стало интересно, будет ли возникать наведенный ток в таком случае, а также будет ли величина тока изменяться в зависимости от того, в какой домен попадает пучок».
В новой работе ученые рассматривали доменную структуру тонкой пленки смешанного оксида гафния-циркония Hf0.5Zr0.5O2. Изображение структуры физики получали при помощи электронного микроскопа и токового усилителя. А переключали домены — меняли их поляризацию — подавая внешнее напряжение на образец.
Основная идея установки, придуманной и созданной учеными, — использовать в качестве возбудителя тока в образце тончайший пучок электронов, генерируемый в растровом электронном микроскопе. Из-за различных физических характеристик доменов сила наведенного тока в них будет отличаться, а значит, по ней можно восстановить структуру образца. Электронный пучок микроскопа, попадая на образец, рождал в пленке электронно-дырочные пары, которые создавали ток, улавливаемый усилителем (вплоть до пА). Благодаря небольшому диаметру электронного пучка физики могли изучать маленькие участки пленки, на которые попадал пучок. По силе и направлению тока на этих участках восстанавливали доменную структуру образца.
Чтобы посмотреть, как меняется поляризация доменов, исследователи подавали напряжение на образец, а затем повторяли процедуру сканирования. Изменение поляризации отдельных участков пленки происходило путем приложения различных значений напряжения. Таким образом ученые управляли переключением доменов, варьируя напряжение. Дополнительно доменную структуру визуализировали известным методом микроскопии пьезоотклика и получили такие же результаты, как при использовании метода наведенного тока. Предложенный способ изучения сегнетоэлектрических структур оказался быстрее микроскопии пьезоотклика при сопоставимой точности.
О подробностях рассказала Анна Черникова, ведущий научный сотрудник Центра коллективного пользования уникальным научным оборудованием в области нанотехнологий МФТИ: «Мы заинтересованы, чтобы сегнетоэлектрические ячейки памяти могли поддерживать много циклов перезаписи. Существует проблема в потере свойств ячеек, но причины этого в литературе называются весьма спекулятивные. Никто еще не следил микроскопически, что в пленках происходит. Мы хотим применить наш метод визуализации, чтобы понять, почему пленки портятся, и предложить пути решения этой проблемы».
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые раскрыли причины удивительной сохранности крупнейшей из пирамид Гизы. Секрет того, что за прошедшие тысячелетия пирамиду не разрушили землетрясения, кроется в особенностях ее конструкции, в том числе в так называемых разгрузочных камерах, расположенных непосредственно над погребальной камерой фараона.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно