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 Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Нуклеосомы — основные «катушки» упаковки ДНК — почти всегда находятся в искаженном состоянии, а не в аккуратной и стабильной форме, как считалось десятилетиями. Именно через такие микроскопические изменения, как выяснили ученые, клетка регулирует работу генов — а значит, управляет развитием, реакцией на внешние раздражители и даже возникновением болезней.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
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