Создан атомарно тонкий сегнетоэлектрический транзистор, способный хранить 3024 состояния поляризации

Преимуществом нейроморфных систем является способность сохранять множество стабильных состояний памяти, подобно тому, как синапсы (то есть соединения между нейронами) сохраняют различную силу связей. Перспективным направлением в разработке таких устройств является использование сегнетоэлектрических материалов, которые обладают спонтанной электрической поляризацией и могут сохранять ее даже при отсутствии электричества.

Это свойство сегнетоэлектрических материалов делает их пригодными для создания энергонезависимой памяти — устройств, которые могут хранить информацию без постоянного питания. Их также можно использовать для создания транзисторов — компонентов, которые управляют прохождением тока через электронные устройства.

Исследователи из Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики представили новый сегнетоэлектрический транзистор, в котором слои материалов толщиной в один атом могут слегка смещаться относительно друг друга. Этот скользящий транзистор, описанный в недавней статье опубликованной в Nature Electronics, способен сохранять 3024 стабильных состояния поляризации, что, по сути, означает, что он может удерживать электрические заряды в самых разных конфигурациях.

Чтобы создать сегнетоэлектрический скользящий транзистор, исследователи сначала подготовили слои из графена и гексагонального нитрида бора методом механической эксфолиации, позволяющим получать очень тонкие листы материалов. Затем они создали гетероструктуру из графена и гексагонального нитрида бора методом сухого переноса, который позволяет переносить слои материалов без использования растворителей

«Наконец, мы изготовили истоковый и стоковый электроды с помощью метода, называемого электронно-лучевым испарением металлов, — объяснил Ван. — Во время электрических измерений мы добились многоуровневой модуляции сегнетоэлектрической поляризации путем подачи последовательности импульсов постоянного напряжения между истоком и стоком. Кроме того, благодаря совместному воздействию импульсов на исток и сток и напряжения на затворе мы смогли добиться модуляции локализованных носителей по требованию с помощью муарового потенциала».

Два ключевых преимущества транзистора, разработанного Ваном и его коллегами, — это простота конструкции и толщина всего в несколько атомов. Эти качества позволяют использовать его для создания более компактного нейроморфного оборудования.

В ходе предварительных испытаний было установлено, что новый скользящий сегнетоэлектрический транзистор может генерировать более 36 состояний поляризации при фиксации в одном рабочем режиме (то есть с одним уровнем легирования). С помощью напряжения на затворе команда реализовала 84 различных рабочих режима (то есть уровня легирования). Таким образом, устройство может хранить в общей сложности 3024 уникальных состояния поляризации.

Примечательно, что сохраненные состояния оказались удивительно стабильными и сохранялись более 100 000 секунд. Исследователи также использовали свой транзистор для запуска алгоритма искусственного интеллекта для распознавания изображений и обнаружили, что точность распознавания составляет около 93%.

Сообщение Создан атомарно тонкий сегнетоэлектрический транзистор, способный хранить 3024 состояния поляризации появились сначала на Время электроники.