Ferroelektrische Speicher - die digitalen Datenspeicher von morgen?

Derzeit werden für die meisten mobilen Elektronikgeräte Flash-Speicher verwendet. Ferroelektrische Speicher sind zwar schneller, weisen aber auch Nachteile auf (insbesondere eine geringe Speicherdichte und eine Vernichtung der Daten bei der Wiedergabe).

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.

Quelle: CNRS: Das französische Zentrum für wissenschaftliche Forschung