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

Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность
Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность

3D-печать меняет правила игры: она дает б...

Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом
Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом

Физики научились управлять светом в кроше...

Тараканы-киборги — спасатели ближайшего будущего
Тараканы-киборги — спасатели ближайшего будущего

От зон стихийных бедствий до экстрем...

Томские ученые раскрыли секреты молекулярных взаимодействий
Томские ученые раскрыли секреты молекулярных взаимодействий

Ученые из Томского политехнического униве...

100 миллионов за молекулярный прорыв: в Уфе запустили супер-спектрометр
100 миллионов за молекулярный прорыв: в Уфе запустили супер-спектрометр

В Уфимском федеральном исследовательском центр...

От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP
От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP

В НИЯУ МИФИ создали онлайн-сервис —...

CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее
CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее

Передовая роботизированная система CARMA II ус...

Нейросети будущего: поляритоны в СПбГУ бьют рекорды точности
Нейросети будущего: поляритоны в СПбГУ бьют рекорды точности

Ученые из Санкт-Петербургского государств...

MIT учит дронов избегать столкновений: новый метод GCBF+
MIT учит дронов избегать столкновений: новый метод GCBF+

Инженеры из MIT придумали, как сдела...

Фокус на будущее: киноформные линзы меняют правила игры
Фокус на будущее: киноформные линзы меняют правила игры

Сотрудники лаборатории 3D-печати функциональны...

Российский минерал совершил революцию в мире двумерных материалов
Российский минерал совершил революцию в мире двумерных материалов

Ученые Томского политехнического университета ...

Свет из земли: как глина превратилась в дисплей
Свет из земли: как глина превратилась в дисплей

Мир дисплеев скоро изменится благодаря новым м...

В МИФИ создан радиоизотопный прибор для отечественной металлургии
В МИФИ создан радиоизотопный прибор для отечественной металлургии

В Национальном исследовательском ядерном униве...

Преодоление физических барьеров: на пути к новым квантовым технологиям
Преодоление физических барьеров: на пути к новым квантовым технологиям

Комментирует профессор Майя Вергниори, которая...

Впервые в России: в Катайске начали выпуск уникальных насосов
Впервые в России: в Катайске начали выпуск уникальных насосов

Катайский насосный завод, который находится в&...

Ученые ТПУ продемонстрировали, как у капель появляются «пальцы»
Ученые ТПУ продемонстрировали, как у капель появляются «пальцы»

Исследователи из Томского политехническог...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Cell Reports: Голодание приносит пользу взрослым, но создает риск для подростков
Cell Reports: Голодание приносит пользу взрослым, но создает риск для подростков
Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность
Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность
69 ученых, которые меняют мир: история успеха из Нижнего Новгорода
69 ученых, которые меняют мир: история успеха из Нижнего Новгорода
Невидимые враги: как ароматизаторы превращают ваш дом в угрозу для здоровья
Невидимые враги: как ароматизаторы превращают ваш дом в угрозу для здоровья
Как взрываются звезды: открытия, которые меняют наше представление о Вселенной
Как взрываются звезды: открытия, которые меняют наше представление о Вселенной
Как получить инструмент будущих инженеров бесплатно, если ты студент
Как получить инструмент будущих инженеров бесплатно, если ты студент
Спасти жизнь за минуты сможет кетамин в борьбе с эпилептическим статусом
Спасти жизнь за минуты сможет кетамин в борьбе с эпилептическим статусом
От шахт до чистой энергии: путь австралийской горнодобывающей промышленности
От шахт до чистой энергии: путь австралийской горнодобывающей промышленности
Без капитана, но с комфортом: в Нижнем Новгороде строят судно без экипажа
Без капитана, но с комфортом: в Нижнем Новгороде строят судно без экипажа
Цикорий и кобальт: дуэт против рака, бьющий точно в цель
Цикорий и кобальт: дуэт против рака, бьющий точно в цель
Больничные раковины и невидимый враг, который в них живет
Больничные раковины и невидимый враг, который в них живет
Лазер, графен, полимер: как создают электронику, которую можно сгибать
Лазер, графен, полимер: как создают электронику, которую можно сгибать
Ученые объединили два прибора в один, чтобы лучше анализировать газы
Ученые объединили два прибора в один, чтобы лучше анализировать газы
Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом
Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом
Удаленка навсегда: как бизнес адаптируется к новым реалиям
Удаленка навсегда: как бизнес адаптируется к новым реалиям

Новости компаний, релизы

Более 200 нижегородцев посетили научные кинопоказы честь Дня российской науки
Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
На Фестивале «Москва — Точка старта» победили проекты из МИФИ
В Калуге обсудили меры поддержки молодых учёных региона
Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию