Ferroelektrische Speicher – die digitalen Datenspeicher von morgen?

Eine gemischte Forschergruppe der Abteilung für Physik des CNRS [1], der Thales Group und der Universität Paris-Sud 11 hat diese Probleme gelöst, indem es die Machbarkeit einer neuen Art von Speicher aufzeigte, der auf der Kombination von zwei physikalischen Phänomenen basiert: die Ferroelektrizität und der Tunneleffekt.

Diese neuartigen Speicher weisen im Vergleich zu Flash-Speichern eine Reihe von Vorteilen auf. Dieses Ergebnis erschient am 31. Mai 2009 in der „Advanced online“ Veröffentlichung von Nature.

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 Forscher 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.

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 (z.B. Elektronen) 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.

[1] CNRS: Das französische Zentrum für wissenschaftliche Forschung

Kontakt: Manuel Bibes – CNRS Forscher – Tel: +33 169 415 849 – E-Mail: manuel.bibes@thalesgroup.com

Quelle: Pressemitteilung des CNRS – 29.05.2009

Redakteur: Romain Collignon, romain.collignon@diplomatie.gouv.fr