Фундаментальные и поисковые исследования в области создания приборных структур и активных сред для хранения информации на основе элементов спинтроники и мемристорного эффекта

Целью исследования является создание научно-технологического задела в области разработки перспективных приборных структур и сред для высокоплотного хранения информации, работающих на принципах магнитной записи и мемристорного эффекта. Экспериментальные исследования физики процессов электроформовки и переключения состояний проводимости в мемристорах на основе открытых «сэндвич»-МДМ-структур для разработки конструкций и технологии изготовления элементов памяти. Развитие аналитических методов определения точных количественных значений различных физико-химических характеристик материалов, процессов и структур. В настоящее время важными направлениями исследований являются разработки в области приборных структур с магнитным хранением MRAM и структур с мемристорным эффектом ReRAM. Актуальными проблемами на данном этапе являются в области теории: проведение оценок физических пределов масштабирования технологии ячеек памяти на новых принципах и построение реалистичных моделей процессов их функционирования, роста и образования возможных дефектов, в области эксперимента: необходимы дальнейшие исследования фундаментальных механизмов работы таких приборных структур, технологических процессов их формирования, отработка методов контроля качества на всех этапах технологии и натурное тестирование новых функциональных элементов. Мемристоры в настоящее время являются активно исследуемым направлением для создания перспективных устройств энергонезависимой электрически перепрограммируемой памяти. Проводящие наноструктуры, образованные в процессе электроформовки МДМ-структур, представляют собой один из видов мемристоров, особенность которого состоит в использовании при их функционировании импульсов напряжения одной полярности (униполярная память). Важнейшая проблема, с которой приходится сталкиваться в процессе изготовления микро- и наноструктур и синтезе наноматериалов, является необходимость определения их физико-химических характеристик, проведения контроля качества и основных структурных параметров изготавливаемых структур, сравнения их с существующими стандартами и эталонами. В связи с этим особенно актуальным становится комплексное развитие исследований материалов, элементов, структур и устройств микро- и нанотехнологии, связанное с решением фундаментальных проблем диагностики современными высокоточными аналитическими методами, такими как вторично-ионная масс-спектрометрия, резерфордовскоое обратноое рассеяние, сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия, рентгенодифракционный анализ и оптическая спектроскопия.