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27. Juni 2002
Arbeitsspeicher mit Gedächtnis
(he) Im weltweiten Bemühen um neue Computer-Arbeitsspeicher mit Langzeitgedächtnis - so genannte non-volatile random access memories (NV-RAMs) oder "nichtflüchtige RAMs" - haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut (MPI) für Mikrostrukturphysik in Halle (Saale) einen wichtigen Durchbruch geschafft: Ihnen ist es jetzt erstmals gelungen, die Grundlage zu schaffen für Computerchips mit einem sehr großen Speichervermögen.
Die Arbeitsspeicher auch der neuesten PC - die dynamic random access memories (DRAMs) - haben nur ein extrem kurzes Gedächtnis, das einige Hundert Mal in der Sekunde elektronisch aufgefrischt werden muss. Deshalb gehen alle auf dem Bildschirm gezeigten Informationen sofort verloren, sobald der Computer von der Stromversorgung getrennt wird. Nach dem Wiedereinschalten müssen beim Booten alle Informationen wieder mühsam von der Festplatte geladen werden. Nichtflüchtige Festkörperspeicher sind deshalb heute eines der interessantesten Forschungs- und Entwicklungsziele in der Halbleitertechnologie. Sie sollen die einmal eingespeicherte Information nicht wieder verlieren. Auch das Booten eines PC wäre dann nicht mehr nötig. Die aussichtsreichsten nichtflüchtigen Speicherbausteine - die magnetic random access memories (MRAMs) und ferroelectric random access memories (FRAMs) - beruhen auf ferromagnetischen und ferroelektrischen Materialien. Um solche nichtflüchtigen Speicherbausteine in die Silizium-Mikroelektronik integrieren zu können, müssen sie als dünne Schichten auf Silizium-Wafern hergestellt werden. Doch einem Einsatz solcher nichtflüchtigen Speicherbausteine mit Speicherkapazitäten im Gigabit-Bereich stehen derzeit noch eine Reihe von Problemen im Weg, nach deren Lösung Festkörperphysiker weltweit intensiv forschen. Erfolgsversprechend ist das Lanthan-Wismut-Titan-Oxid. Bisher war es jedoch nicht gelungen, dieses Material als dünne Schicht so auf Silizium-Wafern abzuscheiden, dass die guten Speichereigenschaften des Materials auch in der dünnen Schicht erhalten blieben. Das liegt daran, dass diese Schichten stark dazu neigen, in einer für die Anwendung "falschen" Kristallorientierung zu wachsen. Die besonderen Speichereigenschaften sind nämlich an eine bestimmte Orientierung gebunden. Forschern des MPI ist es nun gelungen, auf Silizium-Wafern dünne Lanthan-Wismut-Titan-Oxid-Schichten mit der gewünschten Kristallorientierung aufzutragen. Dieser Erfolg gelang ihnen vor allem durch die Kombination einer Pufferschicht aus Yttrium-Zirkon-Oxid mit einer dünnen Elektrodenschicht aus Strontium-Ruthenium-Oxid. Dank der perfekten Kristallorientierung erfüllen diese dünnen Schichten die Erwartungen der Forscher. Jetzt sollen die Beschichtungen für ihre künftige Nutzung als nichtflüchtige Speicherschichten in der Mikroelektronik optimiert werden.
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