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

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

Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи
EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи
Созданы чернила для 3D-печати гибких устройств без механических соединений
Созданы чернила для 3D-печати гибких устройств без механических соединений
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем

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