Durchbruch bei Entwicklung ferroelektrischer Speicher

Forschung & Wissenschaft Bei der Entwicklung ferroelektrischer Speicher ist einem Wissenschaftler-Team ein entscheidender Durchbruch gelungen. Die Technologie könnte eines Tages die verbreiteten Flash-Bausteine ersetzen. Ferroelektrische Speicher sind zwar schneller, weisen aber auch Nachteile auf. Diese liegen derzeit in der geringeren Speicherdichte und der Vernichtung der Daten bei der Wiedergabe. Eine gemischte Forschergruppe der Abteilung für Physik des französischen Zentrum für wissenschaftliche Forschung CNRS, der Thales Group und der Universität Paris-Sud hat diese nun Probleme gelöst.

Sie zeigten die Machbarkeit einer neuen Art von Speicher auf, der auf der Kombination von zwei physikalischen Phänomenen basiert: Der Ferroelektrizität und dem Tunneleffekt. Die Forscher haben diese beiden Phänomene kombiniert, indem sie ein ferroelektrisches Material als Isolator verwendeten. Auf diese Weise ist es ihnen gelungen, die Ferroelektrizität zu erhalten, die bei dieser Nanometer-Skalierung in der Regel sehr anfällig ist.

So konnten die Wissenschaftler beobachten, dass die Richtung der Polarisation den Tunneleffekt und den Fluss des elektronischen Stroms im Material stark beeinflusst. Dadurch wurde es möglich, den Polarisierungszustand zerstörungsfrei wiederzugeben, d.h. den Inhalt des Speicherelementes zu lesen, ohne die enthaltende Information zu löschen.

Die Ferroelektrizität beschreibt das Phänomen, dass Stoffe mit einem elektrischen Dipolmoment durch das Anlegen eines äußeren elektrischen Feldes die Richtung der spontanen Polarisation ändern. Ist diese erst einmal erreicht, hält dieser Polarisationszustand an. Dieses Phänomen bildet die Grundlage für nicht-flüchtige Speicher und ihre Orientierung nach "oben" oder "unten" kann mit dem Wert 0 oder 1 unseres Binärsystems verknüpft werden.

Durch den Tunneleffekt wird es einem Quantenobjekt - beispielsweise einem Elektron - möglich, einen Dämmstoff zu durchdringen, wenn dieser auf eine Dicke von wenigen Atomen reduziert wurde. Dieses Ergebnis ebnet den Weg für eine Vereinfachung der aktuellen ferroelektrischen Speicherarchitektur, mit dem Ziel einer Verringerung der Kosten, der Erhöhung der Speicherdichte sowie der Schnelligkeit und einer Reduzierung des Stromverbrauchs.
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