Специалисты Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН исследуют потенциал квантовых точек для создания инновационных запоминающих устройств. Технология будущего улучшит ключевые параметры памяти: продлит автономное хранение данных, увеличит циклы перезаписи и ускорит обработку. Это значительный шаг к реализации концепции универсальной памяти.
Квантовые точки — нанокристаллы размером менее 20 нанометров из тысяч атомов. Изменяя материал и габариты точек, физики управляют их электрическими, оптическими и термическими характеристиками. Мировое признание значимости технологии подтвердила Нобелевская премия по химии 2023 года.
Универсальная память сочетает долговечность хранения данных (аналогично флеш-накопителям) со скоростью обработки (как у оперативной памяти). Перспективное направление — флеш-память с самоорганизующимися квантовыми точками для хранения заряда. Ученые ИФП СО РАН подбирают материалы для точек с максимальной энергией локализации электронов, что критично для длительного сохранения информации.
«Для замены привычной флеш-памяти разрабатываются многочисленные подходы. Мы фокусируемся на архитектуре с квантовыми точками. Традиционная RAM требует постоянной энергии и не сохраняет данные автономно. Универсальная память позволит выполнять вычисления внутри чипа, минимизируя задержки. Нанокристаллы обладают огромным потенциалом для этого», — поясняет старший научный сотрудник института.
Синтез наноструктур ведется методом молекулярно-лучевой эпитаксии. В вакуумной камере на подложку осаждаются пары алюминия, галлия, азота, фосфора и сурьмы. При контролируемых условиях формируются полупроводниковые квантовые точки. Электроны удерживаются за счет разницы свойств нанокристаллов и окружающего материала. Исследователи изучают GaN-точки в матрице AlN, где локализация электронов достигает 1,5 эВ — параметр, гарантирующий энергонезависимое хранение данных на десятилетие.
«Работа носит фундаментальный характер, но способна изменить компьютерную архитектуру. Универсальная память критична для энергоэффективных суперкомпьютеров и квантовых систем. Она обеспечит многократный прирост скорости обработки, циклов перезаписи и автономности. Даже смартфоны смогут работать без подзарядки существенно дольше», — подчеркивает ученый.
Источник: scientificrussia.ru