Сегодня воскресенье, 07.06.2020, 04:59, ньюсмейкеров: 41583, сайтов: 1161, публикаций: 3202115
28.02.2020 18:03. Новости. Просмотров всего: 5433; сегодня: 14.

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.

Сферы деятельности: Нанотехнологии, Наука, Технологии
Сайты субъектов РФ: Новосибирская область
Сайты федеральных округов РФ: Сибирский федеральный округ
Сайты стран: Россия

Ньюсмейкер: Национальное деловое партнерство "Альянс Медиа" — 4903 публикации. Вы можете направить ньюсмейкеру обращение, заявку

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

Поделиться:
Ваше мнение
Каково Ваше отношение к выходу на работу по окончании карантина коронавируса?
 Хочу выйти на рабочее место
 Вполне могу продолжить работу дома
 Хочу работать только в удаленном режиме
 Работа требует присутствия на рабочем месте
Предложите опрос

Интересно:

Фестиваль Silver Mercury провел грандиозную Церемонию награждения
06.06.2020 0:07 Мероприятия
Фестиваль Silver Mercury провел грандиозную Церемонию награждения
Фестиваль Silver Mercury объявил номинантов, победителей и призеров на виртуальной Церемонии награждения. Перед организаторами и командой режиссера Евы Габуловой #Исполняймечты стояла непростая задача: объединить рекламную индустрию в былом формате большой вечеринки, не нарушая режим самоизоляции...
5 способов налоговой оптимизации, от которых лучше отказаться
05.06.2020 11:46 Консультации
5 способов налоговой оптимизации, от которых лучше отказаться
Пандемия коронавируса принесла еще один эффект: значительно усилилась цифровизация отношений налоговых органов разных стран при обмене информацией. На фоне повышения эффективности контроля над международными налоговыми инструментами, имеет смысл вспомнить о пяти наиболее распространенных способах...
Десять лет практике Innovation Communication
04.06.2020 23:39 Интервью, мнения
Десять лет практике Innovation Communication
В 2010 году в коммуникационной группе Insiders была разработана новая коммуникационная практика, - коммуникации в сфере инноваций, или Innovation Communication (InCo). В рамках программы были разработаны и вскоре начали успешно внедряться на коммуникационном рынке инструменты, позволяющие создать...
LG начинает продажи линейки NanoCell - телевизоров 2020 года
04.06.2020 22:19 Товары и услуги
LG начинает продажи линейки NanoCell - телевизоров 2020 года
LG Electronics (LG) запускает в продажу в России линейку 8K и 4K NanoCell телевизоров 2020 года, отличающихся чистыми цветами, которые подходят для просмотра фильмов, спортивных состязаний и даже игр. Эти модели подойдут и для семейного досуга дома, и разнообразят дни, когда к вам будут приходить...
LG Signature воплощает в жизнь проект Алессандро Мендини
04.06.2020 21:19 Новости
LG Signature воплощает в жизнь проект Алессандро Мендини
Сеул, 4 июня, 2020 г. — LG Signature представляет специальный штопор ограниченной серии "Alessandro M.", вдохновением для создания которого послужила линейка ультра премиального бренда. Эксклюзивный штопор, изготовленный в соответствии с последним оригинальным эскизом Алессандро Мендини...