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 Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Биологи нашли особый тип стволовых клеток, которые просыпаются в среднем возрасте и активно производят новый жир на животе. Открытие сделали благодаря масштабным экспериментам на мышах и анализу человеческих тканей. Результат объяснил природу возрастного ожирения и дал новую цель для будущих лекарств.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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