Perovskiitti sopii memristoriin ja transistoriin

ETH Zürichin, Zürichin yliopiston ja Empan tutkijat ovat nyt kehittäneet innovatiivisen konseptin memristorille, jota voidaan käyttää paljon laajempiin sovelluksiin kuin olemassa olevia memristoreja. "Memristoreille on erilaisia toimintatiloja ja on edullista, että kaikkia näitä tiloja voidaan käyttää keinotekoisen neuroverkon arkkitehtuurista riippuen", selittää ETH:n postdoc Rohit John.

"Mutta kun perinteisemmät memristorit piti määrittää jollekin näistä tiloista etukäteen." Zürichin tutkijoiden uudet memristorit voivat nyt helposti vaihtaa kahden toimintatilan välillä käytön aikana: tila, jossa signaali heikkenee ajan myötä ja kuolee (haihtuva tila), ja tila, jossa signaali pysyy vakiona (ei haihtuva tila). Nämä kaksi toimintatilaa löytyvät myös ihmisen aivoista.

Tutkijoiden kehittämät memristorit on valmistettu halogenidiperovskiitin nanokiteistä, puolijohdemateriaalista, joka tunnetaan ensisijaisesti sen käytöstä aurinkokennoissa.

"Näiden uusien memristoreiden "neurojohtuminen" välittyy yhdistämällä väliaikaisesti tai pysyvästi hopeaioneja elektrodista muodostamaan nanofilamentti, joka tunkeutuu perovskiitin rakenteeseen, jonka läpi virta voi kulkea", selittää Maksym Kovalenko.

Tätä prosessia voidaan säätää tekemään hopea-ionifilamentista joko ohutta, jolloin se hajoaa vähitellen takaisin yksittäisiksi hopea-ioneiksi (haihtuva tila) tai paksu ja pysyvä (haihtumaton tila). Tätä ohjaa memristorilla johdetun virran voimakkuus: heikko virta aktivoi haihtuvan tilan ja voimakas virta aktivoi haihtumattoman tilan.

Nämä komponentit auttavat tutkijoita myös ymmärtämään paremmin ihmisten ja eläinten todellisten neurosolujen laskentaperiaatteita, toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

Nanyangin teknologisen yliopiston, Pekingin yliopiston, Tsinghuan yliopiston ja Pekingin kvanttitietotieteiden akatemian tutkijat ovat äskettäin osoittaneet yksikiteisen strontiumtitraatin, korkean κ-arvon perovskiittioksidin, onnistuneen integroinnin 2D-puolijohteisiin van der Waalsin voimien avulla.

Kaksiulotteisten puolijohteiden on tiedetty olevan erityisen lupaavia materiaaleja uusien elektronisten laitteiden valmistuksessa mutta ongelmana on ollut vaikeus kerrostaa näitä materiaaleja 2D-puolijohdesubstraateille.

Strontiumtitanaattien ohutkalvot kasvatetaan uhrautuvalle kerrokselle, nostetaan pois ja siirretään sitten molybdeenidisulfidin ja volframidiselenidin päälle n-tyypin ja p-tyypin transistoreiden valmistamiseksi.

Näin luotuja transistoreja saattoi käyttää tehokkaiden ja pienitehoisten komplementaaristen metallioksidipuolijohteisten invertteripiirien valmistamiseen. Jatkossa näitä rakenteita voitaneen valmistaa suuressa mittakaavassa ja käyttää kehittelemään logiikkapiirejä ja mikrosiruja pienemmällä tehonkulutuksella.

Aiheesta aiemmin:

Elektroniset neuronit ja synapsit yhteistoimintaan

Perovskiitillä vihreämpiä transistoreita