KTU fizikai sėkmingai įvykdė LMT finansuotą projektą „Feroelektrinių plonų sluoksnių, taikomų naujos kartos atminties elementuose, technologijų vystymas“

2015 m. rugsėjo 30 d. baigėsi Lietuvos Mokslo Tarybos finansuotas Mokslininkų grupių projektas MIP-069/2013 „Feroelektrinių plonų sluoksnių, taikomų naujos kartos atminties elementuose, technologijų vystymas“. Projektas truko 2,5 metų, jo biudžetas – 339 000 Lt (98 181 Eur).

Projekte buvo vystoma feroelektrinių atminties elementų technologija. Feroelektrinės atmintys (FRAM) šiuo metu laikomos vienomis iš perspektyviausių ateities atminties technologijų. Manoma, kad šio tipo atmintys su laiku „išstums“ iš prekybos ir naudojimo „flash“ tipo, kietuosius diskus ir operatyvines atmintis (DRAM). FRAM privalumai – milžiniška greitaveika (nuskaitymas/rašymas ~ 0.28 ns), teoriškai galimas milžiniškas atminties tankis (~keli šimtai terabaitų/1 cm²) bei tai, kad šios atmintys nereikalauja energijos palaikymo, yra energijos naudojimo atžvilgiu labai taupios. Nežiūrint į tai, kad tokio tipo atmintis jau gamina kai kurie stambiausi moksliniai centrai ir įmonės (NASA, Ramtron, Fujitsu, Texas Instruments ir kitos), jų gaminamų atminčių maža talpa (iki keliasdešimt megabaitų) ir didelė kaina dar negali konkuruoti su aukščiau išvardintomis atmintimis. Taip yra dėl sudėtingos ir brangios aktyviojo feroelektrinio sluoksnio technologijos ir daugelio neatsakytų fizikinių-technologinių klausimų. Projekte naudotas feroelektrinių sluoksnių formavimo būdas – sintezuoti aktyviuosius feroelektrinius sluoksnius vakuuminio reaktyviojo magnetroninio nusodinimo „sluoksnis po sluoksnio“ metodu aukštose temperatūrose.

Projektą vykdė KTU Fizikos katedros mokslininkai ir studentai: vadovas doc. dr. Aleksandras Iljinas, doc. dr. Vytautas Stankus, doc. dr. Brigita Abakevičienė, doc. dr. Jurgita Čyvienė, doc. dr. Sigitas Joneliūnas, magistrai Vytautas Astašauskas ir Simonas Bulota.

Visi projekto tiksluose numatyti ploni feroelektriniai sluoksniai (švino titanatas (PbTiO₃), švino cirkonatas titanatas (PZT), Auriviliaus fazės bismuto titanatas (Bi₄Ti₃O₁₂) ir multiferoikas bismuto feritas (BiFeO₃)) buvo sintezuoti katedroje esančia, savarankiškai modernizuota vakuumine įranga. Atlikta šių sluoksnių fizikinių savybių analizė naudojant šiuolaikinius tyrimo metodus ir suformuotas feroelektrinės atminties (FRAM) elemento prototipas (1 pav.).

1 pav. Feroelektrinės atminties elemento prototipas ir feroelektriko histerezės kilpa (PZT).

Iki projekto pabaigos atspausdinti arba priimti spaudai 7 moksliniai straipsniai „ISI Web of Science“ užsienio leidyklų leidiniuose, turinčiuose citavimo indeksą: Phase transitions (IF: 0.954), Vacuum (IF: 1.858), Thin solid films (IF: 1.759),  Acta Physica Polonica A (IF: 0.53), Applied Surface Science (IF: 2.735). Projekto metu gautų rezultatų gausa leido dalyvauti 7 tarptautinėse ir 1 nacionalinėje konferencijose, kuriuose pristatyta 17 mokslinių pranešimų. Projekto tema skaitytos paskaitos ir paruošti stendai mokslo populiarinimo festivaliuose „Erdvėlaivis žemė“ ir „Tyrėjų naktis“  2014 ir 2015 metais. Sėkmingai sudalyvauta tarptautinėje parodoje „TECHNORAMA 2015”.

Pasiekti rezultatai ir jų mokslinė sklaida yra puikiai įvertinta Mokslo tarybos ekspertų (tarptautinio lygio mokslininkų).

Doc. dr. A. Iljinas, doc. dr. V. Stankus

Fizikos katedra