Российские и китайские ученые определили физические параметры, от которых зависит управление элементами памяти для нейроморфных компьютеров будущего. Для этого они провели ряд экспериментов на пленках из титаната бария (BaTiO3), перспективного материала для создания вычислительных устройств на новых физических принципах. Исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда, опубликовано в журнале Advanced Electronic Materials, сообщает пресс-служба СПбГЭТУ «ЛЭТИ».
Используемая сегодня вычислительная техника, в основе которой лежит кремниевая компонентная база, подходит к пределам своих возможностей по компактности, быстродействию и энергопотреблению. Поэтому ученые ищут альтернативные подходы к компьютерным системам. Среди перспективных научных направлений в этой сфере — разработка мемристоров, наноразмерных электрических элементов, которые способны изменять значение своего сопротивления под действием напряжения и «запоминать» это состояние на длительное время. При этом для «хранения» заданного уровня сопротивления (резистивного состояния) такие устройства не потребляют энергию. Это позволяет реализовать на основе мемристоров компактные энергонезависимые электронные компоненты, которые могут хранить и обрабатывать информацию.
«Мы провели ряд экспериментов, которые были направлены на выявление новых физических механизмов, обусловливающих проявление многоуровневых резистивных эффектов в пленках титаната бария», — рассказала профессор СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Наталья Андреева.
Российские и китайские ученые оценивали физические свойства материалов в условиях сверхвысокого вакуума, то есть при давлении на несколько порядков ниже того, что существует в космосе, и в диапазоне температур от -243°C до 26°C. Измерения физики проводили методами сканирующей туннельной микроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии с травлением.
Чтобы объяснить наблюдаемые в ходе экспериментов эффекты, ученые разработали специальную математическую модель, представляющую собой систему дифференциальных уравнений. С ее помощью ученым удалось установить физические процессы, из-за которых в пленках титаната бария изменяется резистивное состояние.
«Мы показали, что переключение сопротивления в пленках титаната бария обусловлено целой комбинацией нескольких эффектов (влияние интерфейсных областей, состояние поляризации, процессы транспорта заряда, особенности микроскопических характеристик наноструктур). Полученные результаты — это значимый вклад в создание мемристоров с многоуровневой резистивной памятью, которые могут стать основой для нейроморфных компьютеров будущего», — пояснила Наталья Андреева.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
