Сегодня 06 октября 2024
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → ферроэлектрики

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.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Google установит противоугонную систему на все Android-смартфоны — развёртывание началось 17 мин.
Новая статья: Gamesblender № 694: глобальный сбой в PSN, релиз Unreal Engine 5.5 и новый шутер по StarCraft 3 ч.
СМИ сообщают о грядущей ликвидации одной из российских альтернатив «Википедии» 5 ч.
В обновлённом Telegram появились подарки, подтверждение телефонов, улучшенные жалобы и RTMP-трансляции 8 ч.
Accenture сформировала подразделение NVIDIA Business Group и обучит 30 тысяч сотрудников полному стеку ИИ-технологий NVIDIA 11 ч.
Linux-вирус Perfctl заразил с 2021 года тысячи серверов и скрытно майнит на них криптовалюту 12 ч.
Началось открытое бета-тестирование браузера Arc для Android — он умеет ходить по сайтам за пользователя 15 ч.
Обновление Samsung привело к поломке смартфонов Galaxy S10 и Note 10 по всему миру 20 ч.
Минцифры опубликовало правила регистрации блогеров-десятитысячников в реестре Роскомнадзора 05-10 01:00
Telegram объяснил недавние сбои событиями на Ближнем Востоке 05-10 00:23