Исследователи из Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, НГУ, НГТУ и Национального университета Чао Тунг, используя две разные технологии, смогли синтезировать мемристоры — элементы нового энергонезависимого вида памяти — на основе нитрида кремния. Результаты своей работы авторы представили в журнале Scientific Reports.

Работы по созданию энергонезависимой резистивной памяти активно ведутся во всем мире, так как ее характеристики существенно выше, чем у применяемой сегодня флэш-памяти. Но до сих пор для создания таких устройств использовались оксидные материалы, например оксид тантала. Только недавно ученые начали проявлять повышенный интерес к оксиду и нитриду кремния, хотя эти соединения традиционно используются для изготовления микро- и наноэлектроники и не потребуют существенного изменения технологических процессов, в отличие от оксидов металлов.

В новом исследовании российские ученые смогли получить материалы для мемристоров из нестехиометрического нитрида кремния SiN_x двумя разными методами. Первый называется физическим осаждением из газовой фазы (PVD). Изготовленный по такой технологии материал обладает лучшими характеристиками, чем созданный по второй методике — с помощью плазменно-химического осаждения из газовой фазы (PECVD). Первая технология не является традиционной для производства интегральных микросхем и применялась впервые для синтеза нитрида кремния, однако изготовленный по ней микрочип показал в 100 раз большее время хранения информации. Такой эффект исследователи объясняют наличием большего числа дефектов.

PVD и PECVD предполагают различные способы нанесения нужного материала на подложку. В первом случае твердые вещества нагреваются до их испарения, и затем в условиях высокого вакуума атомы этих веществ, например кремния и азота, осаждаются на подложке, образуя тончайшую пленку. В методе PECVD молекулы осаждаемых соединений уже присутствуют в газовой смеси, через которую проходит плазменный разряд, чтобы разложить молекулы на атомы. Последние затем также оседают на подложке.

Из-за того, что обычно для получения нитрида кремния используются водородсодержащие газы силан (SiH₄) и аммиак (NH₃), созданная таким образом тонкая пленка нитрида кремния содержит водород связей, и его концентрация тем выше, чем меньше температура подложки в процессе осаждения.