Новый материал, разработанный в ИТМО, открывает возможность производства миниатюрных устройств памяти без применения литографии, что отвечает растущим требованиям к мощности современной электроники.
Инновационные кристаллы для хранения данных
Ученые ИТМО разработали уникальные металл-органические кристаллы, способные самопроизвольно трансформироваться из трехмерных структур в двумерные. Эти кристаллы могут стать основой для мемристоров и технологии ReRAM, используемых в устройствах памяти и искусственного интеллекта.
Толщина полученных кристаллов составляет всего четыре нанометра, а отсутствие необходимости в дорогостоящей литографии значительно снижает себестоимость производства.
Исследование проведено при поддержке программы «Приоритет 2030» и гранта Российского научного фонда (РНФ). В проекте участвовали специалисты из Харбинского университета, Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, Санкт-Петербургского государственного университета, Universite de Lorraine и исследовательского центра KAUST.
Энергоэффективность и миниатюризация
Современная электроника требует более компактных и энергоэффективных компонентов. Однако увеличение мощности часто приводит к росту габаритов устройств. Решением этой проблемы могут стать двумерные материалы, такие как кристаллы, разработанные в ИТМО.
Традиционные трехмерные металл-органические каркасы (МОК) сложно масштабировать для наноэлектроники. В отличие от них, преобразуемые 2D-кристаллы легко интегрируются в существующие устройства и обладают улучшенными электронными характеристиками.
Технология синтеза нового поколения
Синтез кристаллов осуществляется методами растворной химии. Использование нескольких органических лигандов приводит к самопроизвольному разрушению 3D-структур до 2D-форм, что подтвердили исследователи.
«Ранние исследования не демонстрировали спонтанного разрушения структур в естественных условиях. Наш метод существенно упрощает и удешевляет процесс», — отметил Семен Бачинин, аспирант ИТМО и участник проекта.
Объемные кристаллы синтезируются путем 48-часового нагрева раствора, содержащего 1,2-бипиридилэтилен, 2,6-нафталендикарбоксилат и нитрата цинка. Последующая сушка на воздухе разрушает межслоевые связи, формируя 2D-структуры.
Один 3D-кристалл содержит до десяти отдельных слоев, которые можно разделить с помощью специальной ленты, получая множество 2D-кристаллов.
Перспективы внедрения
«Наш метод обеспечивает создание структур с критически важными параметрами: толщина до 4 нм, сохранение данных свыше двух часов и более 100 циклов переключения с высоким соотношением сигнал/шум», — подчеркнул Бачинин.
Источник: www.cnews.ru
