Ученые России и Китая разработали стабильный перовскитный наномемристор — электронный компонент, выдерживающий более 1,5 тыс. циклов перезаписи. Он позволит создать более быстрые и энергоэффективные ультракомпактные процессоры для задач искусственного интеллекта и машинного обучения, сообщили ТАСС в пресс-службе университета ИТМО.

Результаты исследования, выполненного при поддержке Российского научного фонда, опубликованы в журнале Opto-Electronic Advances (прим. — Пресс-служба РНФ).

«Ученые из университета ИТМО и Харбинского инженерного университета разработали стабильный перовскитный наномемристор, который выдерживает более 1500 циклов перезаписи и не деградирует спустя месяцы. При этом исследователи добились рекордно маленьких значений размера и энергопотребления — 70-80 нановатт для монокристалла перовскита размером 130-160 нанометров. С помощью разработки можно создать более быстрые и энергоэффективные ультракомпактные процессоры для нейроморфных вычислений», — говорится в сообщении.

Уточняется, что мемристор — электронный компонент, способный изменять свое сопротивление в зависимости от величины и направления протекающего через него тока. Его можно использовать для хранения информации или ее энергоэффективной обработки, ведь они потребляют меньше энергии, чем обычные кремниевые транзисторы. Перспективными материалами для создания новой микроэлектроники, в том числе мемристоров, сегодня выступают перовскиты. Однако перовскитные мемристоры оставались не совсем подходящими для реальных применений из-за их нестабильности.

Уникальность разработки

По данным пресс-службы, ученые ИТМО, ФТИ Иоффе и Харбинского инженерного университета впервые предложили перовскитный мемристор, который способен выдержать более 1,5 тыс. циклов перезаписи и при этом не деградирует спустя несколько месяцев работы в комнатных условиях. Надежность и долговечность элемента гарантирует использование омических инертных контактов и в качестве полупроводника монокристаллических нанокубов из цезий бромида свинца. Это один из самых химически стойких перовскитов на основе галогенида свинца.

Устройство перовскитного наномемристора: монокристаллический нанокуб из цезий бромида свинца (CsPbBr3) располагается между алмазом, легированным бором (BDD), и оксидом индия олова (ITO).

Источник: Александра Фурасова

Также монокристаллическая структура нанокуба обеспечивает стабилизацию электрохимических свойств элементов от цикла к циклу. Сам монокуб перовскита располагается между оксидом индия олова и алмазом, легированным бором. Это химически инертные электроды, которые также обеспечивают устойчивость переключения мемристора. При этом ученым удалось достичь одних из самых низких значений энергопотребления и размера перовскитного мемристора — 70-80 нановатт для монокристалла размером 130-160 нанометров. Другие подобные перовскитные устройства тратят от 200 до 35 тыс. нановатт. Эти параметры делают разработку очень компактной и энергоэффективной.

Нанокристаллы перовскита на проводящей подложке, снятые с помощью электронного микроскопа.

Источник: Александра Фурасова

Разработка позволит сделать более быстрые и энергоэффективные ультракомпактные нейроморфные процессоры для задач искусственного интеллекта и машинного обучения. Кроме того, такие одиночные мемристоры можно легко собирать в масштабируемые схемы (кроссбары) для практической реализации логики и коммутации отдельных полупроводников.