`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Виталий Кобальчинский

Механизм работы мемристора изучен на уровне отдельных атомов

+33
голоса

Мемристор – полоска оксида переходного металла между двумя электродами, меняющая сопротивление в зависимости от положительного или отрицательного импульса напряжения, – был предложен в качестве четвертого базового устройства электроники (наряду с резистором, конденсатором и соленоидом) ещё в 1971 г. С тех пор мемристоры стали предметом многочисленных исследований, существенно прояснивших природу протекающих в них процессов, но ряд деталей, критичных для создания схем компьютерной памяти, до сих пор вызывают споры среди учёных.

Механизм работы мемристора изучен на уровне отдельных атомов

Благодаря кооперации с двумя национальными лабораториями Министерства энергетики США – SLAC National Accelerator Laboratory и Lawrence Berkeley National Laboratory – группа исследователей из компании Hewlett Packard Enterprise (HPE) смогла уточнить особенности работы мемристора на атомном уровне. Результаты экспериментов опубликованы в журнале Advanced Materials.

Для углублённого изучения на оборудовании Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) в SLAC и Advanced Light Source (ALS) в Berkeley Labs авторы выбрали наиболее легко контролируемые устройства а основе оксида тантала.

С помощью рентгеновского излучения ALS интенсивностью 500 эВ и сканирующего трансмиссионного рентгеновского микроскопа, команда HPE создала карту размещения атомов кислорода до и после переключения состояния мемристора. Она показала, что импульс напряжения, отключающий сопротивление, оттягивает атомы кислорода примерно на 200 нм с проводящего пути.

Эксперименты прояснили, что даже слабых импульсов достаточно для создания такого пути в оксиде. За время действия импульса эта дорожка нагревается, что вызывает отталкивание атомов кислорода и дополнительно увеличивает электропроводность. Изменение полярности импульса обнуляет мемристор, втягивая атомы кислорода обратно и увеличивая сопротивление устройства. Разница между значениями напряжения может составлять от одного до шести порядков, в зависимости от таких параметров, как амплитуда управляющего импульса.

Для того, чтобы аналогичным образом визуализировать перемещения атомов тантала требовались рентгеновские лучи, обладающие более высокой энергией. Нужная интенсивность, 10 тыс. эВ, была достигнута в Berkeley Labs на отводе Beam Line 6-2 синхротронного источника SSRL. Одной сессии здесь оказалось достаточно, чтобы подтвердить предположения ученых: атомы тантала при переключении оставались неподвижными.

Наиболее важный итог эксперимента, по словам главного автора статьи, Сухаса Кумара (Suhas Kumar), заключается в том, что даже после более чем миллиарда импульсов с амплитудой напряжения, достаточной для коммерческого использования, ученым не удалось заметить никаких признаков ухудшения рабочих характеристик мемристора. Это позволило сконстуировать устройства, которые превзошли по циклической стабильности лучшие известные аналоги примерно в тысячу раз.

Кроме того, ученые пробовали увеличить производительность мемристоров, повышая напряжение, и возникающие сбои в работе устройств дали им дополнительную пищу для размышлений. Причина неполадок заключалась в том, что атомы кислорода отводились слишком далеко и не могли вернуться на свои прежние позиции.

Кумар отмечает, что помимо чипов энергонезависимой памяти, мемристоры, благодаря высокому быстродействию коммутации и малым по сравнению с транзисторами габаритам, могут с успехом использоваться и в логических схемах. Их некоторые дополнительные свойства окажутся полезны при реализации нового класса, так называемых нейроморфных компьютеров.

Механизм работы мемристора изучен на уровне отдельных атомов

+33
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT