Сегодня 22 декабря 2024
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Инъекция протонов превратит ферроэлектрик в основу для кремниевого «мозга»

Группа учёных во главе со специалистами из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (KAUST) открыла способ радикального улучшения ферроэлектрических материалов. Принудительный ввод протонов в ферроэлектрические плёнки кратно увеличил разнообразие фаз поляризации в материале. На этой основе можно создать высокоплотную компьютерную память и нейроморфные процессоры.

 Насыщение ферроэлектрика протонами в представлении художника. Источник изображений: KAUST; Fei Xue

Насыщение ферроэлектрика протонами в представлении художника. Источник изображений: KAUST; Fei Xue

Для своих экспериментов учёные взяли селенид индия, который, как и все ферроэлектрики, имеет естественную поляризацию и может менять её под воздействием магнитного поля. Эта особенность делает такие материалы привлекательными для разработки компьютерной памяти и коммутаторов (транзисторов). Но есть и ограничения — ячейки такой памяти довольно большие по объёму материала и площади, что делает такую память менее плотной.

Одно из ограничений для наращивания плотности записи ферроэлектрической памяти заключается в ограничении образования поляризационных фаз, а также со сложностью их регистрации (считывания). Учёные KAUST обошли это препятствие с помощью протонирования селенида индия или благодаря насыщению его протонами.

Для эксперимента плёнка из селенида индия была помещена на слой пористого кремния. Кремний, в свою очередь, покоился на изолирующем слое из оксида алюминия, а алюминий был нанесён на слой платины, которая играла роль одного из электродов. В этой схеме кремний работал как электролит, который доставлял протоны в плёнку селенида индия после подачи напряжения на электроды. В зависимости от полярности протоны либо мигрировали в плёнку ферроэлетктрика, либо выводились из неё.

Исследователи постепенно вводили и выводили протоны из ферроэлектрической пленки, изменяя приложенное напряжение. В результате было получено несколько ферроэлектрических фаз с различной степенью протонирования, что очень важно для реализации многоуровневых устройств памяти с большой ёмкостью. Повышение положительного напряжения усиливало протонирование, а повышение отрицательного напряжения значительно снижало его уровень.

 Экспериментальная установка

Экспериментальная установка

Также уровень насыщения протонами ферроэлектрика изменялся в зависимости от близости слоя плёнки к кремнию. Он достигал максимальных значений в нижнем слое, контактирующем с кремнием, и затем поэтапно снижался, достигая минимальных значений в верхнем слое. Сюрпризом стало то, что снятие напряжение вывело все протоны из материала и он вернулся в исходное состояние. Для энергонезависимых приборов это минус. Но в целом открытие обещает оказаться интересным — учёные смогли изменять электрические состояния материала при напряжении менее 0,4 В. Для малопотребляющей электроники — это крайне важно.

«Мы намерены разработать ферроэлектрические нейроморфные вычислительные чипы, которые будут потреблять меньше энергии и работать быстрее», — заявили учёные в статье, которую опубликовал журнал Science Advances.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Вечерний 3DNews
Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы. Две минуты на чтение — и вы в курсе главных событий.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Foxconn немного охладела к покупке Nissan, но вернётся к этой теме, если слияние с Honda не состоится 5 ч.
В следующем году выйдет умная колонка Apple HomePod с 7-дюймовым дисплеем и поддержкой ИИ 6 ч.
Продажи AirPods превысили выручку Nintendo, они могут стать третьим по прибыльности продуктом Apple 6 ч.
Прорывы в науке, сделанные ИИ в 2024 году: археологические находки, разговоры с кашалотами и сворачивание белков 14 ч.
Arm будет добиваться повторного разбирательства нарушений лицензий компанией Qualcomm 18 ч.
Поставки гарнитур VR/MR достигнут почти 10 млн в 2024 году, но Apple Vision Pro занимает лишь 5 % рынка 20 ч.
Первая частная космическая станция появится на два года раньше, но летать на неё будет нельзя 21 ч.
В США выпущены федеральные нормы для автомобилей без руля и педалей 22 ч.
Для невыпущенного суперчипа Tachyum Prodigy выпустили 1600-страничное руководство по оптимизации производительности 23 ч.
Qualcomm выиграла в судебном разбирательстве с Arm — нарушений лицензий не было 21-12 08:39