Архив рубрики ~Лента новостей~

Ученые создали перовскитный мемристор, выдерживающий более 1500 циклов перезаписи

Ученые создали перовскитный мемристор, выдерживающий более 1500 циклов перезаписи

Устройство перовскитного наномемристора: монокристаллический нанокуб из цезий бромида свинца (CsPbBr3) располагается между алмазом, легированным бором (BDD), и оксидом индия олова (ITO).

Устройство перовскитного наномемристора: монокристаллический нанокуб из цезий бромида свинца (CsPbBr3) располагается между алмазом, легированным бором (BDD), и оксидом индия олова (ITO).

© Александра Фурасова

Ученые из Университета ИТМО и Харбинского инженерного университета разработали стабильный перовскитный наномемристор, который выдерживает более 1500 циклов перезаписи и не деградирует спустя месяцы. При этом исследователи добились рекордно маленьких значений размера и энергопотребления — 70–80 нановатт для монокристалла перовскита размером 130–160 нанометров. С помощью разработки можно создать более быстрые и энергоэффективные ультракомпактные процессоры для нейроморфных вычислений. Исследование, поддержанное грантом РНФ и программой Приоритет 2030, опубликовано в журнале Opto-Electronic Advances.

Мемристоры долгое время существовали лишь в теории. Их практическая реализация стала возможной только в 2008 году с развитием технологий получения сверхчистых полупроводниковых материалов. Мемристор изменяет свое сопротивление в зависимости от величины и направления протекающего через него тока, и его можно использовать для хранения информации или ее энергоэффективной обработки, ведь они потребляют меньше энергии, чем обычные кремниевые транзисторы. Эти свойства можно использовать для создания энергоэффективных систем хранения и обработки информации, включая нейроморфные вычисления, обработку сигналов в системах ИИ, машинного зрения, акустико-речевых системах и биоинтерфейсах.

Перспективными материалами для создания новой микроэлектроники, в том числе мемристоров, сегодня выступают перовскиты. Однако перовскитные мемристоры оставались не совсем подходящими для реальных применений из-за их нестабильности. Проблема кроется в структуре самих материалов: используемые многими учеными поликристаллические пленки перовскитов имеют границы между кристаллитами. Через эти границы не только проникают влага и кислород, вызывая химическую деградацию перовскита, но и происходит неконтролируемая миграция ионов металлов из электродов. Это приводит к невоспроизводимому переключению состояния мемристора при одинаковом напряжении.

Ученые ИТМО, ФТИ Иоффе и Харбинского инженерного университета впервые предложили перовскитный мемристор, который способен выдержать более 1500 циклов перезаписи и при этом не деградирует спустя несколько месяцев работы в комнатных условиях. Надежность и долговечность элемента гарантирует использование омических инертных контактов и в качестве полупроводника монокристаллических нанокубов из цезий бромида свинца (CsPbBr3). Это один из самых химически стойких перовскитов на основе галогенида свинца. Также монокристаллическая структура нанокуба обеспечивает стабилизацию электрохимических свойств элементов от цикла к циклу. Сам монокуб перовскита располагается между оксидом индия олова и алмазом, легированным бором. Это химически инертные электроды, которые также обеспечивают устойчивость переключения мемристора.

При этом исследователям удалось достичь одних из самых низких значений энергопотребления и размера перовскитного мемристора — 70–80 нановатт для монокристалла размером 130–160 нанометров. Другие подобные перовскитные устройства тратят от 200 до 35 тысяч нановатт. Эти параметры делают разработку очень компактной и энергоэффективной. Также мемристор переключается менее чем за одну миллисекунду, а разница в амплитуде тока составляет около 4–5 порядков, что делает устройство удобным и быстрым для обработки сигнала.

«Мы смоделировали поведение зарядов внутри нанокристалла и увидели, что именно их накопление у границы с контактом приводит к эффекту мемристивности. По сути это скопление зарядов создает дипольный момент, который меняет энергетический барьер в области перовскит-контакт. Именно это явление и позволяет мемристору переключать сопротивление», — объяснила автор исследования, старший научный сотрудник Нового физтеха ИТМО Александра Фурасова.

Разработка позволит сделать более быстрые и энергоэффективные ультракомпактные нейроморфные процессоры для задач искусственного интеллекта и машинного обучения. Кроме того, такие одиночные мемристоры можно легко собирать в масштабируемые схемы (кроссбары) для практической реализации логики и коммутации отдельных полупроводников. В дальнейшем ученые планируют провести эксперименты на массиве монокристаллических нанокубов перовскита и протестировать другие материалы в качестве полупроводников.

Исследование поддержано программой «Приоритет 2030» и грантом РНФ №24-62-00022.

Источник: indicator.ru

Оцените материал:

Поделиться
Понравилась статья? Расскажите другим
ВКонтакте
Читайте также
Новости робототехники Ветераны Boston Dynamics запускают Dynamic Creatures, чтобы оживить персонажей с помощью робототехники Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ MFA не поможет Если вам всегда казалось, что двухфакторная аутентификация… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Кинопоиск станет основной ТВ-платформой Билайна Пользователи сервиса «попкорн.билайн» получат доступ… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Еще о новинках в гаджетах В Китае представлен широкий, монолитный… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ 🪐 Anthropic заменяет вызвавшую недовольство политику хранения данных на новую… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ 🚨 Nvidia объявила о приобретении Hugging Face за $12,93 млрд…. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Эмм а тут челу Astra создала реальный СОНАР📡 на ноуте,… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Ну и подтвердилось. OpenAI заявляет, что группа ИИ-агентов получила доказательство… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ 🤔 «Не знаю» — самый редкий ответ ИИ Главная проблема… Архив рубрики ~Полезное~ Представляем ChatGPT Images 2.5 | OpenAI Архив рубрики ~Обо всем~ Новая услуга скрининга CRISPR, канналила Calla Lily присоединяется к программе Wellcome Leap, колледж Бейлора создаст центр трансплантации ксеноливеров. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Xiaomi представила свою широкую раскладушку 18 Fold. ⚪️ внешний дисплей… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ 🙂 Свежий эпизод Practical AI (E370, 3 сентября) — разговор… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ 🌟 Дженсен Хуанг повторяет один тезис на всех крупных площадках:… Новости робототехники Ветераны Boston Dynamics запускают Dynamic Creatures, чтобы оживить персонажей с помощью робототехники Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ MFA не поможет Если вам всегда казалось, что двухфакторная аутентификация… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Кинопоиск станет основной ТВ-платформой Билайна Пользователи сервиса «попкорн.билайн» получат доступ… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Еще о новинках в гаджетах В Китае представлен широкий, монолитный… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ 🪐 Anthropic заменяет вызвавшую недовольство политику хранения данных на новую… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ 🚨 Nvidia объявила о приобретении Hugging Face за $12,93 млрд…. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Эмм а тут челу Astra создала реальный СОНАР📡 на ноуте,… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Ну и подтвердилось. OpenAI заявляет, что группа ИИ-агентов получила доказательство… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ 🤔 «Не знаю» — самый редкий ответ ИИ Главная проблема… Архив рубрики ~Полезное~ Представляем ChatGPT Images 2.5 | OpenAI Архив рубрики ~Обо всем~ Новая услуга скрининга CRISPR, канналила Calla Lily присоединяется к программе Wellcome Leap, колледж Бейлора создаст центр трансплантации ксеноливеров. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Xiaomi представила свою широкую раскладушку 18 Fold. ⚪️ внешний дисплей… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ 🙂 Свежий эпизод Practical AI (E370, 3 сентября) — разговор… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ 🌟 Дженсен Хуанг повторяет один тезис на всех крупных площадках:…