Сегодня четверг, 28.03.2024, 14:17, ньюсмейкеров: 44151, сайтов: 1206, публикаций: 3431211
28.02.2020 18:03
Новости.
Просмотров всего: 38336; сегодня: 3.

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.

Тематические сайты: PublisherNews - портал системы продвижения публикаций, Наука, Технологии
Сайты субъектов РФ: Новосибирская область
Сайты федеральных округов РФ: Сибирский федеральный округ
Сайты стран: Россия

Ньюсмейкер: Национальное деловое партнерство "Альянс Медиа" — 12077 публикаций

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:

Интересно:

О своих мечтах об отдыхе поделились российские дети
28.03.2024 12:18 Аналитика
О своих мечтах об отдыхе поделились российские дети
В преддверии II Всероссийского конкурса юного художника «Место в России, где я мечтаю побывать», который стартует 1 апреля 2024 года, эксперты Национального туроператора Алеан рассказали, куда хотели поехать дети, исходя из анализа работ прошлого года. Дети в возрасте от 6 до 15 лет поделились...
562 года назад на престол взошёл Иван III
28.03.2024 10:44 Новости
562 года назад на престол взошёл Иван III
В историю он вошел в первую очередь как собиратель русских земель и, по сути, создатель единого государства Российского, созидатель и мудрый дипломат – при Иване III не только расширяются границы, но и создается прообраз системы управления страной – пишутся единые законы, утверждается...
Ранее неизвестные петроглифы описали российские ученые
27.03.2024 18:03 Новости
Ранее неизвестные петроглифы описали российские ученые
Группа ученых из Кемеровского государственного университета во главе с доктором исторических наук Ольгой Советовой описала ранее неизвестные петроглифы, обнаруженные в ходе экспедиций последних трех лет. Среди найденных рисунков неожиданно оказалось и крайне редкое изображение парохода. Основной...
Неизвестный объект археологического наследия найден в Подмосковье
27.03.2024 17:20 Новости
Неизвестный объект археологического наследия найден в Подмосковье
В подмосковном городе Ликино-Дулево Орехово-Зуевского городского поселения археологи провели превентивное обследование территории, прилегающей к скверу Дулевского фарфорового завода. В результате был обнаружен ранее неизвестный исторический слой, который уже признан вновь выявленным объектом...
Музыкальные вершины великих эпох России
27.03.2024 17:02 Мероприятия
Музыкальные вершины великих эпох России
26 марта 2024 года в Светлановском зале Московского международного Дома музыки представлен новый масштабный мультимедийный музыкально-исторический проект «Музыкальные вершины великих эпох России», проводимый в рамках  общероссийской историко-культурной  благотворительной акции...