Раскрыт секрет материала для сверхбыстрой компьютерной памяти нового поколения

Исследователи НИТУ «МИСиС» разработали теорию, которая объясняет необычные свойства, экспериментально обнаруженные в одном из самых перспективных материалов для современной микроэлектроники.

Речь идёт о слоистом дисульфиде тантала. В 2014 году в этом материале было выявлено так называемое «скрытое состояние вещества». Оказалось, что при воздействии на образец сверхкороткими лазерными или электрическими импульсами в облучённой области меняется состояние материала. В результате, он из диэлектрика превращается в проводник или наоборот.

Такое свойство позволяет использовать материал для хранения данных — логических нолей и единиц. Более того, переключение между состояниями происходит за одну пикосекунду — на порядки быстрее, чем в самых «быстрых» материалах, используемых в качестве основы современной компьютерной памяти. Важно отметить, что полученное после воздействия на материал состояние не исчезает, а сохраняется.

Правда, до сих пор оставалось непонятным, почему вещество ведёт себя описанным образом и почему после возбуждения система не возвращается в своё исходное состояние, а продолжает оставаться в изменённом виде неограниченно долго.

Предложенная российскими исследователями теория как раз и объясняет необычные свойства материала. «После обработки электрическими импульсами в образце слоистого дисульфида тантала часть атомов металла вылетает из решётки, из-за чего формируются дефекты — заряжённые вакансии электронного кристалла. Но вместо того, чтобы максимально дистанцироваться друг от друга, заряды «размазываются» по линейным цепочкам атомов тантала, образующим границы зон с разным состоянием атомов тантала — доменов, а затем эти цепочки вообще связываются в некую глобальную сеть. Именно манипуляции этой наносетью отвечают за эффекты переключения и памяти», — говорится в исследовании. Подробнее о работе можно узнать здесь.