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

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...

Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников

Замещающее легирование чужеродными элементами ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса