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Forschungserfolg bei nichtflüchtigen Speichern

Max-Planck-Institut vermeldet Durchbruch bei Speichertechnologie-Forschung

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 für Mikrostrukturphysik in Halle (Saale) nach eigenen Angaben einen wichtigen Durchbruch geschafft: Ihnen ist es jetzt erstmals gelungen, dünne Schichten aus dem ferroelektrischen Material Lanthan-Wismut-Titan-Oxid auf Silizium-Wafern in einer besonders günstigen Kristallorientierung aufzubringen. Damit sei die Grundlage für Computerchips mit einer sehr großen Speicherdichte geschaffen, so die Forscher.

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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 Wege, nach deren Lösung Festkörperphysiker weltweit intensiv forschen.

Eines der aussichtsreichsten Materialien für nichtflüchtige Speicherbausteine aus ferroelektrischen dünnen Schichten sei das Lanthan-Wismut-Titan-Oxid

La0,75Bi3,25Ti4O12

. Bisher sei es allerdings laut dem Max-Planck-Institut nicht gelungen, dieses Material als dünne Schicht so auf Silizium-Wafern abzuscheiden, dass die guten Speichereigenschaften des Materials auch in der dünnen Schicht erhalten bleiben. Das liege daran, dass diese Schichten stark dazu neigen würden, in einer für die Anwendung "falschen" Kristallorientierung zu wachsen. Die besonderen Speichereigenschaften seien hingegen an eine bestimmte Kristallorientierung gebunden, die so genannte a-Achsen-Orientierung, die bisher in dünnen Schichten nicht verwirklicht werden konnten.

Der Arbeitsgruppe des Max-Planck-Instituts für Mikrostrukturphysik um Dr. Dietrich Hesse und Dr. Ho Nyung Lee sei es nun aber gelungen, einen Weg zu finden, auf Silizium-Wafern dünne Lanthan-Wismut-Titan-Oxid-Schichten herzustellen, die zu 99 Prozent über die gewünschte a-Achsen-Orientierung verfügen. Dieser Erfolg gelang ihnen vor allem durch die Kombination einer 60 Nanometer (1 Nanometer = 1 Millionstel Millimeter) dicken Pufferschicht aus Yttrium-Zirkon-Oxid mit einer darüber befindlichen, elastisch gedehnten, nur 10 Nanometer dünnen Elektrodenschicht aus Strontium-Ruthenium-Oxid.

Forschungserfolg bei nichtflüchtigen Speichern 

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