Увеличить плотность записи информации - вот задача, над которой бьется множество исследовательких групп по всем мире. Свой вариант памяти с очень высокой плотностью записи информации предложили амерниканские и швейцарские ученые.

Еще в 1959 году Ричард Фейнман заявил, что содержимое всех книг на Земле может уместиться в кубике с гранью 1/200 дюйма. Он предполагал, что для хранения одного бита информации можно использовать 5 x 5 x 5=125 атомов. Позднее выяснилось, что для хранения одного бита в молекуле ДНК используется 32 атома. Предположение Фейнмана оказалось очень близким к плотности записи, которую удалось добиться недавно американским и швейцарским ученым.

Рис.1. Изображения поверхности кремния, полученные с помощью сканирующего туннельног микроскопа.

Первая демонстрация одноатомной памяти была выполнена специалистами IBM пятнадцать лет назад, когда они выложили отдельными атомами название своей фирмы. Фотография этой надписи облетела весь мир. Однако для настоящей памяти необходимо регулярное расположение атомов и их прочное закрепление на местах. Теперь удалось добиться и этого.

На поверхность кремния (111) при температуре 700 С наносится 0.4 монослоя золота. В результате последующего отжига на поверхности образуется регулярная структура с периодом 5 x 2 атомов кремния. Внешне структура выглядит как канавки, на вершинах которых располагаются вакансии для атомов кремния. Вакансии образуют регулярную решетку с ячейкой 4 x 5 = 20 атомов. Бит информации - это наличие (1) или отсутствие (0) атома кремния на вакансии. В равновесных условиях степень заполнения вакансий близка к 50 %, что видно на рис. 1a и 1c (изображения получены с помощью сканирующего туннельного микроскопа). Заполнение вакансий можно довести до 90 % при дополнительном распылении кремния (рис. 1b и 1d). Исходным является состояние памяти, когда все вакансии заняты. Запись заключается в удалении атомов с мест определенных вакансий. Это можно сделать двумя способами: либо подводить острие сканирующего туннельного мискроскопа вплотную к атому, и тогда он перескакивает на острие в результате химической десорбции, либо подавать на острие напряжение -4 В длительностью 30 мкс. Надежность удаления атома с использованием первого метода составляет 98 %, надежность второго метода гораздо ниже.

Энергия активации вакансий составляет 1.2 эВ, что обеспечивает хранение информации при комнатной температуре в течение 2-3 лет. Атомная память обладает плотностью записи свыше 10⁵ Гбит/дюйм², что значительно превышает возможности магнитной памяти - 10² Гбит/дюйм². Однако, увы, атомная память очень сильно проигрывает в скорости считывания: 10² бит/с по сравнению с 10⁹ бит/с у магнитной памяти.

Источник информации - бюллетень ПерсТ, выпуск 18 за 2002 г.

Е.Онищенко.