Нанотехнологи готовят замену полупроводниковым элементам памяти

Устройства для обработки и хранения информации в компьютерах приблизились к порогу миниатюризации, и исследователи в различных странах ищут пути дальнейшего совершенствования этих устройств. В работе проф. Г.Амаратунга (Gehan Amaratunga) и его коллег из Кембриджского университета, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology, описан вариант ячейки памяти наномасштаба, в котором зарядом конденсатора управляет наноэлектромеханическое устройство на основе многослойных углеродных нанотрубок.

Нанотрубки в опытах английских ученых расположены вертикально, их нижний конец присоединен к кремниевой пластине, покрытой слоем никеля, который играет роль катализатора образовании нанотрубок при осаждении из газа, содержащего атомы углерода. Продолжительность этого процесса определяет длину нанотрубки, а она, в свою очередь, задает такие механические параметры, как жесткость и резонансная частота. Устройство состоит из неподвижной нанотрубки и расположенной рядом колеблющейся нанотрубки. Вокруг неподвижной нанотрубки формируется цилиндрический конденсатор, который служит для хранения заряда. Незаряженный конденсатор соответствует состоянию 0, заряженный - 1, и конденсатор, таким образом, хранит один бит информации.

Заряд или разряд конденсатора происходит при соприкосновении колеблющейся нанотрубки c неподвижной, при этом резонансная частота определяет в итоге скорость обмена данных, а жесткость нанотрубки связана с тем, какой заряд требуется для отклонения нанотрубки до соприкосновения с неподвижным элементом. Согласно оценкам британских ученых, быстродействие в подобных наноэлектромеханических устройствах выше, а энергопотребление ниже, чем у современных ячеек DRAM-памяти, где используют конденсаторы на основе перехода КМОП-транзистора. Вертикальное расположение нанотрубок позволит достичь очень плотной упаковки модулей памяти. При создании подобной ячейки памяти не используются процессы фотолитографии, значит, и производство модулей памяти будет недорогим.

Различные варианты применения нанотрубок для создания ячеек памяти предлагали и ранее, в том числе и ученые из Кембриджа, но лишь теперь появилась возможность создавать нанотрубки в нужном количестве и с заранее заданными свойствами и определенным местом расположения на подложке, при этом точность этих процессов достаточна для производства микросхем с высокой степенью интеграции, сообщает PhysOrg.