ایده جدیدی برای دستگاه های ذخیره سازی با ترکیب فروالکتریک شروع و گرافن


این تصویر نشان می دهد که چگونه اکسید تیتانیوم استرانسیم با نوارهای گرافن ترکیب می شود. این ترکیب با ترکیب مواد فروالکتریک و مواد دو بعدی مسیر جدیدی را به ساختارهای متناوب حافظه باز می کند. اعتبار: آزمایشگاه بانرجی ، دانشگاه گرونینگن

دانشمندان در حال کار بر روی مواد جدید برای ایجاد رایانه های نورومورفیک با طراحی مبتنی بر مغز انسان هستند. یک جز component مهم دستگاه ذخیره سازی است که مقاومت آن به سابقه دستگاه بستگی دارد – همانطور که پاسخ نورون ها به ورودی قبلی بستگی دارد. دانشمندان مواد در دانشگاه گرونینگن رفتار اکسید تیتانیوم استرانسیم ، بستری برای مطالعه ممریستورها را تجزیه و تحلیل کردند و از ماده گرافن دو بعدی برای مطالعه آن استفاده کردند. در 11 نوامبر سال 2020 ، نتایج در ژورنال منتشر شد مواد و رابط های برنامه ACS.

رایانه های مبتنی بر سوئیچ هایی که مقدار آنها 0 یا 1 است. با استفاده از بسیاری از این سیستم های باینری ، رایانه ها می توانند خیلی سریع محاسبات را انجام دهند. از جنبه های دیگر ، رایانه ها کارایی چندانی ندارند. مغز نسبت به ریزپردازنده استاندارد انرژی کمتری برای شناسایی چهره ها یا انجام سایر کارهای پیچیده مصرف می کند. به این دلیل که مغز از سلولهای عصبی تشکیل شده است که می تواند مقادیر زیادی غیر از 0 و 1 داشته باشد و به همین دلیل خروجی نورونها به ورودی قبلی بستگی دارد.

جای خالی اکسیژن

اکسید تیتانیوم استرانسیم (STO) اغلب برای ایجاد مموریستورها ، سوئیچ های حافظه برای رویدادهای گذشته استفاده می شود. این ماده پروسکیت است که ساختار بلوری آن به دما بستگی دارد و می تواند در دماهای پایین به یک فروالکتریک اولیه تبدیل شود. رفتار فروالکتریک بیش از 105 کلوین از بین رفته است. دامنه ها و دیواره های دامنه ای که با این انتقال فاز همراه هستند موضوع تحقیق فعال هستند. با این حال ، کاملاً مشخص نیست که چرا مطالب همانگونه رفتار می کنند. تامالیکا بانرجی ، استاد اسپینترونیک مواد کاربردی در انستیتوی مواد مدرن در زرنیکه ، دانشگاه گرونینگن ، گفت: “این در لیگ خودش است.”

به نظر می رسد اتمهای اکسیژن موجود در کریستال کلیدی در رفتار آن باشد. بانرجی می گوید: “فضاهای آزاد اکسیژن می توانند از طریق بلور حرکت کنند و این نقایص مهم هستند.” “علاوه بر این ، دیواره های دامنه در مواد وجود دارند و وقتی استرس به آنها وارد می شود ، آنها حرکت می کنند.” مطالعات زیادی سعی کرده اند که چگونگی این اتفاق را بفهمند ، اما بررسی این ماده پیچیده است. با این حال ، تیم بنرجی موفق به استفاده از ماده دیگری شد که در لیگ خودش است: گرافن ، یک ورق کربن دو بعدی.

رسانایی

بانرجی می گوید: “خصوصیات گرافن توسط خلوص آن تعیین می شود ، در حالی كه خواص STO از نقص در ساختار بلور ناشی می شود. ما دریافتیم كه تركیب آنها منجر به بینش و احتمالات جدیدی می شود.” بیشتر این کارها توسط دکتر بانرجی انجام شده است. دانشجو شی چن. او نوارهای گرافن را روی پوسته های STO قرار داد و هدایت را در دماهای مختلف اندازه گیری کرد و ولتاژ درب را بین مقادیر مثبت و منفی جابجا کرد. چن توضیح می دهد: “وقتی بیش از حد الکترون یا سوراخ مثبت ایجاد شود که توسط ولتاژ گیت ایجاد می شود ، گرافن رسانا می شود”. “اما در نقطه ای که مقدار بسیار کمی الکترون و سوراخ وجود دارد ، نقطه دیراک ، رسانایی محدود است.”

در شرایط عادی ، موقعیت حداقل رسانایی با جهت ولتاژ گیت تغییر نمی کند. با این حال ، در نوارهای گرافن بر روی STO ، بین حداقل موقعیت های هدایت برای حرکت به جلو و عقب ، یک جدایی بزرگ وجود دارد. این اثر در 4 کلوین بسیار واضح است ، اما در 105 کلوین یا 150 کلوین کمتر مشهود است. تجزیه و تحلیل نتایج ، همراه با تحقیقات نظری انجام شده در دانشگاه اوپسالا ، نشان می دهد که جای خالی اکسیژن در نزدیکی سطح STO مسئول است.

حافظه

بانرجی: “انتقال فاز زیر 105 کلوین ساختار کریستال را کشیده و دو قطبی ایجاد می کند. ما نشان می دهیم که فضای آزاد اکسیژن بر روی دیواره های حوزه تجمع می یابد و این دیواره ها کانال حرکت فضاهای آزاد اکسیژن را ارائه می دهند. این کانال ها مسئول رفتار حافظه در STO هستند. “تجمع کانالهای اکسیژن آزاد در ساختار بلوری STO تغییر در موقعیت حداقل رسانایی را توضیح می دهد.

چن آزمایش دیگری را نیز انجام داد: “ما ولتاژ دروازه STO را -80 ولت نگه داشتیم و مقاومت در گرافن را تقریباً برای نیم ساعت اندازه گیری کردیم. در طول این دوره ، ما تغییر مقاومت را مشاهده کردیم ، که انتقال از سوراخ به هدایت الکترونیکی را نشان می دهد. “این اثر عمدتا به دلیل تجمع سایتهای فاقد اکسیژن در سطح STO است.

به طور کلی ، آزمایشات نشان می دهد که خصوصیات ماده کامپوزیت STO / گرافن از طریق حرکت هر دو الکترون و یون ، هر کدام در مقیاس های زمانی مختلف تغییر می کنند. بانرجی: “با افزودن یکی یا دیگری ، ما می توانیم از زمان های مختلف پاسخ برای ایجاد اثرات به یادماندنی استفاده کنیم که می تواند با اثرات کوتاه مدت یا بلند مدت حافظه مقایسه شود.” “و ترکیب با گرافن مسیر جدیدی را به ساختارهای متخلخل ممریستیک با ترکیب مواد فروالکتریک و مواد دو بعدی باز می کند.”


گرافن: همه چیز در مورد مواد افزودنی است


اطلاعات بیشتر:
Si Chen و همکاران ، تشخیص حوزه های ساختاری ناشی از دما و حرکت مکان های آزاد اکسیژن در SrTiO3 با گرافن ، مواد و رابط های برنامه ACS (2020) DOI: 10.1021 / acsami.0c15458

تهیه شده توسط دانشگاه گرونینگن

نقل قول: اطلاعات جدید در مورد دستگاه های ذخیره سازی با ترکیب فروالکتریک و گرافن (2020 ، 23 نوامبر) ، استخراج شده در 23 نوامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-11-insights-memristive-devices- combining-incipient.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*