Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения

Мемристорные устройства представляют собой категорию устройств, способных сохранять свое внутреннее сопротивление и тем самым обеспечивать более высокую производительность по сравнению с обычными устройствами, использующими интегральные схемы. Для производства этих устройств было изучено несколько материалов.

В последние годы широкую популярность для этих целей постепенно приобретают оксиды переходных металлов.

В связи с их растущим применением в различных областях, таких как системы искусственного интеллекта, мемристивные устройства должны преодолеть ряд проблем, связанных с хранением данных, выносливостью и большим количеством состояний проводимости. Кроме того, самостоятельное изготовление таких устройств требует много времени. В результате необходимо решить несколько проблем, чтобы повысить их производительность и надежность.

В недавнем исследовании, проведенном под руководством профессора Мин Кю Яна из Университета Сахмёк (Корея), ученые разработали тонкую пленку халькогенида серебра (Ag)-дисперсного типа для использования в качестве материала, переключающего сопротивление в мемристивных устройствах. Их работа была размещена в Интернете 27 октября 2023 года и опубликована в журнале Applied Surface Science 30 января 2024 года.

Предложенная тонкая пленка обеспечивает «безэлектроформовочный» процесс (не требует электрического тока, чтобы вызвать химические изменения перед изготовлением или эксплуатацией), позволяя работать с низким энергопотреблением за счет формирования активного слоя.

Профессор Янг отмечает:

Наше диффузионное мемристивное устройство на основе Ag в тонкой пленке халькогенида демонстрирует низкое энергопотребление и имитирует параллельную обработку данных человеческим мозгом. Это делает его пригодным для реализации в массивах перекрестных полос, и оно достигло ~92% скорости распознавания в базе данных MNIST (модифицированный Национальный институт стандартов и технологий) для распознавания рукописных цифр.

В этом исследовании ученые использовали множество спектроскопических методов для определения характеристик материала пленки, включая просвечивающую электронную микроскопию высокого разрешения, рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию, электронную спектроскопию Оже и спектроскопию обратного рассеяния Резерфорда. Команда также проанализировала различные электроды и слои резистивного переключения, чтобы выявить значительную роль атома Ag.

Устройство продемонстрировало сохранение состояния и надежную работу даже в сложных условиях при температуре 85 ℃ в течение 2 часов. Таким образом, данное исследование подчеркивает способность халькогенидных материалов повышать производительность мемристивных устройств.

Ожидается, что данная технология позволит решить проблему увеличения объема памяти полупроводников для приложений, связанных с большими данными, где единица хранения в терабайт уже считается недостаточной. Однако при этом возникает проблема управления большим объемом чипов. Поэтому в настоящее время разрабатывается «нейроморфный чип» как полупроводник нового поколения для систем искусственного интеллекта. Эти чипы должны обладать такими характеристиками, как низкое энергопотребление, компактный размер и способность анализировать модели поведения человека.

Использование диффузионных структур мемристивных устройств на основе Ag может привести к созданию нейроморфных чипов, которые найдут широкое применение на рынках Четвертой промышленной революции, включая анализ данных, распознавание речи, распознавание лиц, автономные транспортные средства и Интернет вещей, а также внесут свой вклад в революцию связи 5G, — считает профессор Ян.

В перспективе энергопотребление этих мемристорных устройств может найти применение в моделировании биологических синапсов в человеческом мозге. Благодаря отсутствию электроформования и низкому энергопотреблению они являются перспективными кандидатами на создание энергонезависимой памяти и искусственных синаптических устройств в будущем.

15.01.2024


Подписаться в Telegram



Хайтек

Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм

Магнитные материалы традиционно классифицируют...

Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу
Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу

Сильно взаимодействующие системы играют важную...

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути

Исследователи из Принстона применили спле...

Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ

Ученые из Томского политехнического униве...

Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света

В основе глобальной интернет-связи лежит оптич...

Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения

Мемристорные устройства представляют собой кат...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Biology Methods and Protocols: В борьбу с раком бросают искусственный интеллект
Biology Methods and Protocols: В борьбу с раком бросают искусственный интеллект
JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами
JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами
Разгадана тайна снижения производительности перспективного катодного материала
Разгадана тайна снижения производительности перспективного катодного материала
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Богатый белком рацион меняет микробиом кишечника и общее состояние организма
Богатый белком рацион меняет микробиом кишечника и общее состояние организма
IEEE: Экзоскелет поможет перенесшим инсульт вернуться к нормальной жизни
IEEE: Экзоскелет поможет перенесшим инсульт вернуться к нормальной жизни

Новости компаний, релизы

Биохимики СПбГУ выяснили, что гипоксия плода в сочетании со стрессом матери может приводить к никотиновой зависимости
Новая "Кантиана" поможет студентам быстрее адаптироваться к калининградскому климату
Российские ученые предложили тушить пожары с помощью газогидратного огнетушителя
Минералоги СПбГУ нашли на острове Диско возможный источник фосфора для возникновения первых живых организмов
Московский Политех внедряет ИИ для повышения эффективности приемной кампании и трансформации обучения