Сегодня воскресенье, 25.07.2021: публикаций: 430
28.02.2020 18:03
Новости.
Просмотров всего: 27153; сегодня: 28.

Ученые ИФП СО РАН создали наноэлементы для посткремниевой электроники

Ученые ИФП СО РАН создали наноэлементы для посткремниевой электроники

Научной группе из новосибирского Академгородка удалось впервые в мире создать уникальные нанопереключатели — приборы на основе монокристаллов двуокиси ванадия (VO2), которые резко и обратимо изменяют свое сопротивление и при этом демонстрируют рекордную энергоэффективность, сравнимую с эффективностью нейрона, высокое быстродействие и долговечность. Предложенная технология формирования переключателей интегрируется в хорошо развитую кремниевую технологию, что обеспечивает ее дешевизну. Большие массивы таких нанопереключателей перспективны для создания посткремниевой электроники и нейрокомпьютеров, работающих по принципам человеческого мозга, сообщает пресс-служба ИФП СО РАН.

Подробности исследования сотрудников Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН и Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН опубликованы в престижном научном журнале Nanoscale. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).

Новый результат — продолжение работы, в ходе которой та же научная группа впервые синтезировала массивы упорядоченных монокристаллов диоксида ванадия. Этот материал — один из самых перспективных для создания компьютеров, функционирующих по принципу человеческого мозга: диоксид ванадия может очень быстро переходить из полупроводникового состояния в металлическое и обратно.

Переключатель представляет собой нанокристалл двуокиси ванадия с двумя контактами, один из которых — внедренная в кристалл проводящая кремниевая наноигла, с радиусом закругления около 10 нанометров. Благодаря остроте контакта, у его вершины концентрируется электрическое поле и ток, что и обеспечивает малое напряжение переключения из полупроводникового в металлическое состояние. Это обеспечивает рекордную энергоэффективность прибора, которая сравнима с эффективностью нейрона. Для внедрений важно, что прибор практически весь кремниевый — и подложка, и наноигла, и второй контакт. Лишь нанокристалл между контактами - двуокись ванадия. Стандартной технологией сформировать такую трехмерную наноструктуру невозможно, тем более что подходящих подложек не существует. В основе нашей технологии лежат обнаруженные нами условия синтеза нанокристалла двуокиси ванадия на вершине кремниевой наноиглы, — объясняет заведующий лабораторией ИФП СО РАН, первый автор статьи в Nanoscale член-корреспондент РАН Виктор Яковлевич Принц.

Такие нанопереключатели необходимы для нейроморфных систем как аналоги нейронов. На данный момент плотность сформированных нанопереключателей — миллион на квадратный сантиметр, однако, ее можно увеличить в тысячу раз.

«С диоксидом ванадия мы работаем несколько лет: сначала, как и практически все в мире, исследовали поликристаллические пленки этого соединения. Первый наш значительный успех связан с тем, что мы смогли синтезировать упорядоченные идеально чистые монокристаллы этого соединения. Причем расположение последних задавалось созданными наноструктурами на кремниевой подложке. Сейчас мы продвинулись гораздо дальше — нам удалось создать на их основе полноценные наноприборы с наноконтактами. Наш подход синтеза кристаллов на кончике кремниевых наноигл можно распространить и на другие перспективные полупроводниковые материалы для которых отсутствуют подложки», — отмечает соавтор статьи, научный сотрудник лаборатории физики и технологии трехмерных наноструктур ИФП СО РАН Сергей Владимирович Мутилин.

Важным параметром новых переключателей является их долговечность — более 100 миллиардов переключений без изменений характеристик.

«Исследование выполнялось при финансовой поддержке Российского научного фонда, наши дальнейшие планы — работа по оптимизации нанопереключателей, а также формирование их связанного массива и создание искусственных нейросетей. На этом пути мы еще в самом начале», — добавляет Виктор Принц.


Изображение кремниевой иглы (электронный микроскоп) до синтеза диоксида ванадия. Victor Ya. Prinz et.al./Nanoscale, 2020.
Изображение кремниевой иглы (электронный микроскоп) до синтеза диоксида ванадия. Victor Ya. Prinz et.al./Nanoscale, 2020.

Изображение кремниевой иглы (электронный микроскоп) после синтеза диоксида ванадия. Кремниевая игла с наращённым на ее вершину нанокристаллом диоксида ванадия.Victor Ya. Prinz et.al./Nanoscale, 2020.
Изображение кремниевой иглы (электронный микроскоп) после синтеза диоксида ванадия. Кремниевая игла с наращённым на ее вершину нанокристаллом диоксида ванадия.Victor Ya. Prinz et.al./Nanoscale, 2020.

Заведующий лабораторией физики и технологии трехмерных наноструктур ИФП СО РАН член-корреспондент РАН Виктор Яковлевич Принц (автор фото Виктор Яковлев).
Заведующий лабораторией физики и технологии трехмерных наноструктур ИФП СО РАН член-корреспондент РАН Виктор Яковлевич Принц (автор фото Виктор Яковлев).

Научный сотрудник лаборатории физики и технологии трехмерных наноструктур ИФП СО РАН Сергей Владимирович Мутилин (автор фото Виктор Яковлев).
Научный сотрудник лаборатории физики и технологии трехмерных наноструктур ИФП СО РАН Сергей Владимирович Мутилин (автор фото Виктор Яковлев).

Схема нанопереключателя. К кристаллу VO2 с внедренной кремниевой иглой подается электрическое напряжение, в результате чего в нем формируется тонкий проводящий канал. Victor Ya. Prinz et.al./Nanoscale
Схема нанопереключателя. К кристаллу VO2 с внедренной кремниевой иглой подается электрическое напряжение, в результате чего в нем формируется тонкий проводящий канал. Victor Ya. Prinz et.al./Nanoscale


Ньюсмейкер: Национальное деловое партнерство "Альянс Медиа" — 7480 публикаций. Вы можете направить ньюсмейкеру обращение, заявку
Поделиться:
Ваше мнение
Как Вы относитесь к обязательной вацинации?
 За
 Против
 Затрудняюсь ответить
Предложите опрос

Интересно:

PR News объявляет бесплатный онлайн-марафон Волшебный город измерений
24.07.2021 07:40 Мероприятия
PR News объявляет бесплатный онлайн-марафон Волшебный город измерений
За 15 лет PR News накопил большой багаж опыта и знаний в сфере оценки и измерения коммуникаций и продолжает делиться полезной практической информацией! Ко дню PR-специалиста компания запускает бесплатный онлайн-марафон "Волшебный город измерений". Марафон будет полезен PR-специалистам...
В «Альпака Парке» родился малыш альпака
23.07.2021 21:56 Новости
В «Альпака Парке» родился малыш альпака
22 июля в 17.15 по московскому времени в «Альпака Парке» родился малыш – первенец за историю существования парка. Родители – Блэкки, породы Уакайа, и Карлина, породы Сури. Малыш редкой породы Сури, мальчик. Роды длились всего около получаса и прошли отлично. При рождении вес детеныша составил 8,5...
Москва является абсолютным лидером по применению офсетных контрактов
22.07.2021 16:31 Аналитика
Москва является абсолютным лидером по применению офсетных контрактов
Эксперты проанализировали механизм офсетного контракта, сравнив его с другими применяемыми в России инвестиционными моделями: концессиями, соглашениями о государственно-частном партнерстве, контрактами жизненного цикла, специальными инвестиционными контрактами и соглашениями о защите и поощрении...
Большинство россиян при приеме на работу не узнают полный функционал
22.07.2021 15:07 Аналитика
Большинство россиян при приеме на работу не узнают полный функционал
Большинство участников опроса так или иначе отметили, что при приеме на работу им очертили неполный список обязанностей. 29% признали, что не предусмотрели некоторые мелочи, которые, в целом, незначительны, а 37% считают, что функционал сильно отличается. Полное соответствие вакансии и...
На «Тавриде» открылась «Студия» музыки, хореографии и моды
22.07.2021 00:51 Мероприятия
На «Тавриде» открылась «Студия» музыки, хореографии и моды
На площадке арт-кластера «Таврида» в Крыму стартовал пятый образовательный заезд «Студия», который объединил арт-школы индустрии моды, современной музыки и клипмейкинга, современной хореографии и Национальный открытый чемпионат творческих компетенций ArtMasters по направлению «Клипмейкинг».Открытие...