Во все мире широким фронтом идет поиск новых перспективных альтернатив полупроводникам, и внимание исследователей все чаще привлекают органические соединения. Их применимость при создании наномасштабных электронных устройств была многократно продемонстрирована, однако одной из проблем остается проблема устойчивости таких соединений. Приблизиться к решению этой проблемы недавно удалось ученым из университетов штатов Калифорния и Северная Каролина (США).

В качестве тестируемого материала был избран порфирин, молекулы которого имеют способность в состоянии окисления накапливать информацию при сравнительно низких потенциалах (ниже 1,6 V). Причем молекулы выступают именно накопителями заряда (как и в биопроцессах, в которых они участвуют), тогда как в других подходах в молекулярной электронике органические молекулы используются исключительно как переключающие элементы. В последнем случае приходится применять довольно высокое напряжение, так как молекулы имеют низкую электропроводность, а это ведет к разрушению молекул.

В эксперименте монослой порфирина, ковалентно присоединенный к кремниевой подложке, нагревался в течение получаса до температуры 400°C, и оказалось, что его вольтамперная характеристика при этом оставалась неизменной, тогда как, например, монослой электроактивных молекул ферроцена терял свои вольтамперные характеристики уже через пять минут после нагревания до 200°C.

Окисление молекулы порфирина эквивалентно записи бита информации, восстановление - его считыванию или стиранию. Ученые показали, что молекулы чрезвычайно устойчивы относительно циклов записи-считывания. В эксперименте после 1010 таких циклов система не проявляла никаких признаков деградации.

Одним из применений этого свойства порфириновых молекул может быть создание гибридных молекулярно-полупроводниковых ячеек DRAM. Поскольку эти молекулы могут выступать как многобитные накопители, то и ячейки будут иметь большую емкость, чем обычные однобитные. А это позволит уменьшать соответствующим образом и сам размер ячеек, что естественным образом приведет к 90-70 нм техпроцессу. Но для развития реальной технологии необходимо еще понять факторы, от которых зависят такие параметры, как скорость переноса электронов, от которой зависит время чтения-записи, и время сохранения заряда, определяющее время обновления.

Исследование было опубликовано в журнале Science 28 ноября (Vol. 302, No. 5650, P. 1543-1545).

Сергей САНЬКО