Memori Non-Volatil Baru Dapat Bertahan 10 Miliar Siklus Penulisan Ulang

• Kapasitor feroelektrik baru yang dibuat di lab dapat bertahan 10 miliar siklus penulisan ulang.
• Tidak seperti flash drive yang ada, perangkat memori feroelektrik dapat menahan paparan sinar kosmik dan bahkan beroperasi di luar angkasa.

Konsep perangkat memori nonvolatil yang memanfaatkan lembaran tipis feroelektrik dengan polarisasi spontan yang dapat dialihkan secara elektrik memiliki potensi besar karena konsumsi daya yang sangat rendah, kecepatan penulisan yang tinggi, dan daya tahan yang secara teoritis tidak terbatas.

Saat ini, industri elektronik sedang mengejar teknologi memori non-volatil baru untuk mencapai masa pakai yang lebih lama dan kecepatan akses yang lebih cepat daripada solid-state dan flash drive yang ada. Salah satu kandidat yang menjanjikan adalah memori berbasis hafnium dioksida. Ini menggunakan bahan dielektrik yang sudah dikenal oleh industri mikroelektronika.

Di bawah perlakuan suhu dan paduan tertentu, beberapa lapisan hafnium dioksida tipis dapat membentuk kristal metastabil yang menunjukkan sifat feroelektrik. Ini berarti kristal ini dapat 'menghafal' arah medan listrik yang diterapkan padanya.

Struktur sel memori baru ini (film oksida zirkonium-hafnium) menyerupai kapasitor listrik biasa. Tebalnya kira-kira 10 nanometer, ditempatkan di antara dua elektroda.

Polarisasi sisa kapasitor feroelektrik harus dimaksimalkan agar dapat digunakan sebagai sel memori. Namun, untuk memastikan itu, peneliti harus memahami secara mendalam proses yang terjadi pada film tipis. Ini melibatkan pengukuran potensi listrik yang didistribusikan di seluruh nanofilm.

Terobosan menuju tipe memori non-volatil baru

Meskipun fase feroelektrik dalam hafnium oksida ditemukan satu dekade lalu, para ilmuwan belum dapat secara langsung mengukur distribusi potensinya pada skala nano.

Sekarang, para peneliti di Institut Fisika dan Teknologi Moskow telah menemukan teknik unik untuk menentukan distribusi potensial listrik di seluruh kapasitor feroelektrik.

Referensi:Skala nano | DOI:10.1039/C9NR05904K | MIPT

Mereka menggunakan spektroskopi fotoemisi sinar-X keras untuk menyelidiki kapasitor memori. Teknik ini bergantung pada mode gelombang berdiri dari berkas sinar-X monokromatik yang kuat. Ini mengukur potensi elektrostatik lokal dengan memeriksa pergeseran garis tingkat inti.

Temuan menunjukkan profil potensial listrik di seluruh lapisan oksida zirkonium-hafnium adalah non-linier dan berubah dengan peralihan polarisasi.

SSD konvensional 

Para peneliti menggabungkan data dari pemindaian mikroskop elektron transmisi dengan pemodelan teoretis dan menjelaskan perilaku potensial non-linier yang diamati dalam hal cacat pada zirkonium-hafnium oksida, pada kedua antarmuka, dan status muatannya yang dimodulasi oleh polarisasi feroelektrik.

Singkatnya, penelitian ini menyoroti sifat elektronik intrinsik dari kapasitor feroelektrik berbasis hafnium oksida dan mengapa mereka penting untuk perangkat memori rekayasa.

Para peneliti mengklaim bahwa kapasitor feroelektrik yang dibangun di lab mereka dapat bertahan 10 miliar siklus penulisan ulang, hampir 100.000 kali lebih banyak daripada yang dapat bertahan dari flash saat ini.

Baca:Memori Komputer Tipe Baru Dapat Menggantikan RAM dan Flash Drive yang Ada

Tidak seperti perangkat berbasis semikonduktor, perangkat memori feroelektrik tidak terpengaruh oleh radiasi eksternal. Ini berarti mereka dapat menahan paparan sinar kosmik dan bahkan beroperasi di luar angkasa.