Развитие современных технологий и, соответственно, необходимость в увеличении объемов хранения информации, требует создание новых типов запоминающих устройств. В связи с этим широкое распространение набирает память, основанная на эффекте резистивного переключения с произвольным доступом (так называемая Resistive Random Access Memory (ReRAM) - память). Последнее время эффекты резистивного переключения, особенно в виде слоистых структур на основе различных перовскитных соединений, рассматриваются использование практически в качестве элементов памяти нового поколения – мемристоров, имеющих ряд преимуществ: низкое энергопотребление, высокая плотность хранения и т.д. Особый интерес представляет резистивная память, в сочетании с материалами с магнитной, сегнетоэлектрической, ферромагнитной памятью и др. Использование этих мемристивных эффектов для создания аналогов синаптическим системам позволит воспроизвести функции биологических синапсов, т.е. создать искусственные синаптические системы и кроссбары, предполагающие реализацию новых подходов создания процессорных устройств. В этой связи, популярность набирают материалы на основе соединений Ti, особенно в виде оксидов, обладающие чувствительными к методам получения и к внешним воздействиям свойствами. Такие материалы особо значимы в медицине, так как их широко используют в биомедицинских устройствах и компонентах из-за проявляющих свойств – относительно низкий модуль упругости, хорошая прочность, формуемость, коррозионная стойкость и биосовместимость. Наиболее популярным материалом, обладающим эффектом резистивного переключения является диоксид титана (TiO₂).

Использование в слоистых структурах соединений из оксидов перовскита, в частности, феррита висмута, для разработки многофункциональных электронных устройств, обусловлено его уникальными свойствами (сильной сегнетоэлектрической поляризацией и магнетизмом при комнатной температуре), а также проявлением фотоэлектрических свойств. Все это позволяет рассматривать BFO как потенциальный кандидат в таких приложениях, как магнитоэлектрические устройства и сегнетоэлектрическая память с произвольным доступом.

В последнее время широкий интерес представляют слоистые структуры, сочетающие слои «мультиферроик/полупроводник», например, BFO/TiO₂. При этом тонкие пленки состава BFO/TiO₂ уже рассматриваются как основа для изготовления не только резистивной памяти, но и для оптоэлектронных устройств и устройств солнечной энергии, что значительно расширяет область их применения.

Проект направлен на разработку технологии изготовления тонкопленочных структур на основе феррита висмута на поверхности нанотрубок TiO₂, востребованных в электронике, в качестве резистивной памяти,

Цель проекта – Разработка технологии получения слоистой структуры состава BiFeO₃/Nt-TiO₂/Ti методом атомно-слоевого осаждения и исследование ее свойств.

Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Синтез нанотрубок диоксида титана методом анодного окисления на поверхности металлического титана;
• Исследование структуры и свойств нанотрубок диоксида титана;
• Оптимизация технологических режимов процесса осаждения феррита висмута на поверхности диоксида титана методом АСО и последующей термобработки;
• Изготовление гибридных мемристивных структур составов Me/BiFeO₃/Nt-TiO₂/Ti;
• Исследования структуры полученных тонкопленочных образцов.

Инновационность разработки заключается в получении сверхтонких слоев феррита висмута методом атомно-слоевого осаждения. Впервые предложена возможность воздействия магнитным полем на резистивное переключение в структурах Me/BiFeO₃/Nt-TiO₂/Ti, благодаря наличию электрической поляризации и ферромагнетизма, свойственной ферриту висмута. Полученные результаты и обнаруженные эффекты в электрических и магнитных полях позволят использовать их в будущем в устройствах памяти, снизить размер и повысить количество циклов.

Анализ рынка

Ключевыми факторами, определяющими рост глобального размера рынка мемристоров, являются: преимущества их перед другими запоминающими устройствами; увеличение числа промышленных роботов, которым требуется память в больших масштабах; рост спроса на планшеты, часы, смартфоны и другие интеллектуальные носимые устройства, а также увеличение количества центров обработки данных по всему миру. Однако высокая начальная стоимость, необходимая для производства этих компонентов, и различия в понимании заинтересованных сторон сдерживают рост мировой индустрии мемристоров. Хотя рост тенденции Интернета вещей (IoT) и рост спроса на нейронные сети открывают новые возможности для игроков, работающих на рынке мемристоров.

На страницу проекта