Квантовые точки способны улучшить свойства элементов памяти

Сотрудники Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН исследуют потенциал квантовых точек для разработки новых типов памяти, сообщает издание СО РАН «Наука в Сибири».

По данным института, новая технология способна улучшить параметры памяти: увеличить время хранения информации в энергонезависимом режиме, расширить количество циклов перезаписи и повысить скорость работы. В перспективе это приближает ученых к созданию универсальной памяти. Результаты исследований опубликованы в журнале The Journal of Physics and Chemistry of Solids.

Квантовые точки — это полупроводниковые объекты или нанокристаллы размером до 20 нанометров, состоящие из тысяч атомов. Изменяя материалы и размеры квантовых точек, исследователи могут регулировать их электрические, термические и оптические свойства. За открытие и изучение квантовых точек в 2023 году Нобелевскую премию по химии получили американские ученые.

Универсальная память совмещает длительное энергонезависимое хранение данных, как на флеш- или магнитных дисках, с высокой скоростью обработки информации, аналогичной оперативной памяти. Один из способов реализации такой памяти — использование флеш-модулей, где заряд хранится в массиве самоорганизованных квантовых точек.

Учёные ищут материалы для квантовых точек с максимально возможной энергией локализации электронов. Это важно для длительного хранения заряда в ячейках памяти. В институте квантовые точки выращивают методом молекулярно-лучевой эпитаксии — ориентированного роста кристалла на подложке.

В высоковакуумной камере, куда помещают подложку и нагреватель, испаряются металлы — в новосибирских лабораториях используют алюминий и галлий. На подложку также подаются азот, фосфор и сурьма. При определённых условиях полупроводниковые соединения собираются в нанокристаллы — квантовые точки.

Особое внимание группы под руководством Демида Суада Абрамкина сосредоточено на системе самоорганизованных GaN квантовых точек в матрице AlN. Согласно расчетам, опубликованным в статье 2025 года, такие точки демонстрируют высокую энергию локализации электронов — 1,5 эВ и выше. Это обеспечивает энергонезависимое хранение заряда в течение примерно десяти лет.

Создание универсальной памяти критично для суперкомпьютеров и квантовых систем, повышает скорость обработки данных, увеличивает количество циклов перезаписи и обеспечивает энергонезависимость. Кроме того, такие модули позволяют существенно снизить энергопотребление смартфонов и увеличить время их автономной работы без подзарядки.

Читайте также: