В Институте физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН, г. Новосибирск) выяснили, что флеш-память с использованием мультиграфена по быстродействию и времени хранения информации может превосходить аналоги, основанные на других материалах.
Специалисты института изучили применение мультиграфена (вещества из нескольких слоев графена) во флеш-памяти. Принцип ее действия основан на инжекции (впрыскивании) и хранении электрического заряда в запоминающей среде (мультиграфене). Помимо этого, необходимыми компонентами такой флеш-памяти являются туннельный и блокирующий слои. Первый изготавливается из оксида кремния, второй, как правило, из диэлектрика с высоким значением диэлектрической проницаемости.
Эффективность флеш-памяти (время хранения заряда, быстродействие), в свою очередь, зависит от величины работы выхода запоминающей среды — энергии, которая тратится на удаление электрона из вещества. Как выяснилось при использовании мультиграфена, который обладает важной особенностью — у него большая работа выхода электронов (около 5 эВ), на границе мультиграфена и оксида кремния величина потенциального барьера в сравнении с традиционно применяемым кремнием увеличена и составляет примерно 4 эВ. Именно это обстоятельство было принято во внимание при проведении исследований.
Мультиграфен, «зажатый» между туннельным и блокирующим оксидами, представляет собой глубокую потенциальную яму, куда заряд скидывается и где потом долго хранится. Это дает возможность оптимизировать геометрию флеш-памяти, например, использовать более тонкие туннельный и блокирующий слои.
Для сравнения: величина потенциального барьера на границе кремния и оксида кремния составляет только 3,1 эВ. По этой причине во флеш-памяти, основанной на хранении заряда в кремниевых кластерах, применяются более толстые туннельный и блокирующий слои, что неизбежно приводит к уменьшению быстродействия.
Результаты исследований можно отнести к разряду открытий. Однако до производства флешек из графена в промышленных масштабах еще далеко — в настоящее время ученые работают только с опытными образцами.