Учёные из Института физики полупроводников имени Ржанова Сибирского отделения РАН разработали новый материал для мемристоров, который представляет собой композит из наночастиц оксида ванадия, покрытых фторированным графеном.
Гибкие элементы памяти сделают из композитов
Александр Пономарёв

Мемристор — микроэлектронный компонент, меняющий своё сопротивление в зависимости от проходящего через него электрического заряда. При подаче высокого напряжения мемристор переходит в проводящее (открытое) состояние, а при смене полярности напряжения и приложении напряжения сброса структура прекращает проводить электрический ток — становится закрытой. Однако если использовать относительно низкие напряжения, можно прочитать информацию, зафиксированную на мемристоре в момент подачи высокого напряжения, не изменив состояния прибора. Время переключения измеряется в наносекундах, что примерно в 1000 раз меньше, чем у распространенной сейчас флэш-памяти.

Мемристор может выступать и как быстродействующая ячейка памяти, и как компонент нейроморфных сетей. Новосибирские учёные попытались сделать мемристорный материал для гибкой электроники из фторированного графена, который сохраняет стабильность при многократных переключениях, устойчив к изменениям температуры и механическим воздействиям. Его недостатком является небольшая (1−2 порядка) разница токов для открытого и закрытого состояния. Чтобы решить проблему, к фторированному графену добавили материалы, позволяющие увеличить резистивный эффект. Лучший результат показали композитные плёнки, состоящие из фторированного графена и наночастиц оксида ванадия — разница между токами в открытом и закрытом состояниях достигала девяти порядков.

Большая разница токов в открытом и закрытом состояниях, позволяет создать систему из нескольких тысяч мемристоров. Это, с одной стороны, увеличивает ёмкость памяти, а с другой — даёт возможность создавать нейроморфные сети, по принципу работы схожие с человеческим мозгом. Каждый «шарик» оксида ванадия благодаря хорошей адгезии, покрыт тонким диэлектрическим слоем фторографена. В такой конфигурации лучше сохраняются свойства материала и композит работает дольше. Наночастицы оксида ванадия — это кристаллогидраты, содержащие молекулы воды (диполи). Под действием внешнего электрического напряжения они ориентируются по линиям поля и в результате возникают внутренние электрические поля между частицами оксида ванадия разделенных барьерами из фторированного графена, и композит переходит в проводящее состояние.

Подача напряжения обратной полярности приводит к разориентации диполей и переключению всей структуры в непроводящее состояние. Мемристоры из нового композитного материала печатают на 2D принтере: готовятся специальные чернила и машина наносит их на полимерный материал. Напечатанные структуры можно сгибать практически вдвое — проводящие компоненты не пострадают и продолжат переключаться. Переключать мемристоры, то есть перезаписывать информацию, можно до миллионов раз в зависимости от параметров структур. По мировым стандартам это рекордные параметры для гибкой электроники.

Понравилась статья?
Самые интересные новости из мира науки: свежие открытия, фотографии и невероятные факты у вас на почте.
Спасибо.
Мы отправили на ваш email письмо с подтверждением.