Ученые из Новосибирского Академгородка первыми в мире получили нанопереключатели на основе монокристаллов двуокиси ванадия с уникальными свойствами: резкая и обратимая смена сопротивления, рекордная энергоэффективность, высокое быстродействие и долговечность. Что это за разработка?
Как сообщают разработчики, диоксид ванадия является одним из самых перспективных для создания компьютеров, функционирующих по принципу человеческого мозга: он может очень быстро переходить из полупроводникового состояния в металлическое и обратно. Ранее новосибирским ученым впервые удалось синтезировать массивы упорядоченных монокристаллов диоксида ванадия. Были получены упорядоченные идеально чистые монокристаллы этого соединения. Причем расположение последних задавалось созданными наноструктурами на кремниевой подложке. Теперь работа продолжена и созданы полноценные наноприборы с наноконтактами – нанопереключатели на основе монокристаллов диоксида ванадия.
По данным интернет-издания «Наука в Сибири», 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 передовой российской технологии лежат обнаруженные группой новосибирских ученых условия синтеза нанокристалла двуокиси ванадия на вершине кремниевой наноиглы.
Особо стоит отметить долговечность созданных в Новосибирске нанопереключателей – их возможности позволяют выдержать до 100 миллиардов переключений без потери характеристик.
Перспективную разработку поддерживает государственное финансирование – по линии Российского научного фонда. Исследования будут продолжены в направлении формирования связанного массива нанопереключателей и в перспективе должны привести к созданию искусственных нейросетей.