Использование протонов приведет к созданию нейроморфных чипов

Подход, основанный на использовании протонов и обеспечивающий множественные фазовые переходы в сегнетоэлектрических материалах, может помочь в разработке высокопроизводительных устройств памяти, таких как вычислительные чипы, вдохновленные мозгом, или нейроморфные чипы.

Ферроэлектрики, такие как селенид индия, являются внутренне поляризованными материалами, которые меняют полярность при помещении в электрическое поле, что делает их привлекательными для создания технологий памяти. Получаемые устройства памяти не только требуют низких рабочих напряжений, но и демонстрируют отличные показатели максимальной долговечности и скорости чтения/записи, однако их емкость памяти невелика.

Это объясняется тем, что существующие методы позволяют вызвать лишь несколько ферроэлектрических фаз, а их захват является экспериментально сложной задачей, — говорит Синь Хэ, соруководитель исследования под руководством Фэй Сюэ и Сисяна Чжана.

Разработанный группой метод основан на протонировании селенида индия и позволяет генерировать множество ферроэлектрических фаз. Исследователи включили ферроэлектрический материал в транзистор, состоящий из гетероструктуры с кремниевой опорой.

Многослойная пленка селенида индия была нанесена на гетероструктуру, состоящую из изолирующего листа оксида алюминия, зажатого между слоем платины снизу и пористым кварцем сверху. В то время как платиновый слой служил электродами для приложенного напряжения, пористый кварц выступал в роли электролита и подавал протоны на ферроэлектрическую пленку.

Исследователи постепенно вводили и выводили протоны из ферроэлектрической пленки, изменяя приложенное напряжение. Это позволило обратимо получить несколько ферроэлектрических фаз с различной степенью протонирования, что очень важно для реализации многоуровневых устройств памяти с большой емкостью.

Более высокие положительные напряжения усиливали протонирование, в то время как отрицательные напряжения большей амплитуды в большей степени истощали протонирование.

Уровень протонирования также изменялся в зависимости от близости слоя пленки к кремнию. Они достигали максимальных значений в нижнем слое, контактирующем с кремнеземом, и поэтапно снижались, достигая минимальных значений в верхнем слое.

Неожиданно оказалось, что при выключении напряжения протон-индуцированные ферроэлектрические фазы возвращались в исходное состояние. Мы наблюдали это необычное явление потому, что протоны диффундировали из материала в кремнезем, — объясняет Сюэ.

Изготовив пленку с гладкой и непрерывной границей раздела с кремнием, специалисты получили устройство с высокой эффективностью инжекции протонов, работающее при напряжении ниже 0,4 вольта, что является ключевым фактором для разработки маломощных устройств памяти.

Самой сложной задачей для нас было снижение рабочего напряжения, но мы поняли, что эффективность инжекции протонов через интерфейс определяет рабочее напряжение и может быть соответствующим образом настроена.

Мы намерены разработать ферроэлектрические нейроморфные вычислительные чипы, которые будут потреблять меньше энергии и работать быстрее, — заключает Сюэ.

Результаты опубликованы в издании Science Advances.

17.07.2023


Подписаться в Telegram



Хайтек

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 ...

Angewandte Chemie: Ученые объяснили, почему металлы превращаются в стекло
Angewandte Chemie: Ученые объяснили, почему металлы превращаются в стекло

Если проникнуть глубоко-глубоко под повер...

Создан катализатор для преобразования нитратного загрязнения в аммиак
Создан катализатор для преобразования нитратного загрязнения в аммиак

Загрязнения, извергаемые бурно развивающейся м...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний
Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер

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