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

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
Богатый белком рацион меняет микробиом кишечника и общее состояние организма
Богатый белком рацион меняет микробиом кишечника и общее состояние организма
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
Высокоточные измерения ставят под сомнение наше понимание Цефеид
Высокоточные измерения ставят под сомнение наше понимание Цефеид
Останется ли магний снотворным для кузнечиков в результате потепления?
Останется ли магний снотворным для кузнечиков в результате потепления?
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
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

Новости компаний, релизы

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
Астрономы СПбГУ узнали возраст одного из самых мощных метеорных потоков