Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" создали прототипы мемристоров - наноразмерных элементов, которые позволят создавать миниатюрные энергонезависимые детали, обладающие собственной памятью и функцией обработки информации. Подобные комплектующие в будущем должны стать основой компактных компьютеров на новых физических принципах, специалисты ЛЭТИ определили параметры, от которых зависит их функционирование, сообщили ТАСС в пресс-службе университета.

"В основе созданных учеными мемристоров лежат пленки нанометровой толщины из титаната бария - материала, поляризацией которого (смещением электрических зарядов в определенном направлении - прим. ТАСС) можно управлять при помощи электрического поля. Сам титанат бария (BaTiO₃) является перспективным материалом для создания вычислительных устройств на новых физических принципах. Ученые ЛЭТИ определили физические параметры, от которых зависит управление элементами памяти этих устройств", - рассказали в пресс-службе.

Компьютеры на основе элементов со своей памятью

Как отметила профессор кафедры микро- и наноэлектроники ЛЭТИ Наталья Андреева, сегодня привычная нам вычислительная техника с кремниевыми компонентами в основе подходит к пределам своих возможностей по компактности, быстродействию и энергопотреблению. Одно из перспективных направлений - создание электроники на альтернативных физических принципах, в том числе на электрических элементах со своей памятью.

Разработку подобных элементов сейчас также ведут за рубежом. Мемристоры способны изменять значение своего сопротивления под действием напряжения и "запоминать" это состояние на длительное время. При этом для хранения этой информации элементу уже не нужна энергия, благодаря чему на их основе в перспективе можно создать энергонезависимые компоненты, которые могут хранить и обрабатывать информацию. Специалисты ЛЭТИ предложили свой вариант подобного элемента на основе перспективного материала, при этом они поставили фундаментальную задачу - выявить параметры, которые позволят в будущем управлять элементами на основе мемристоров.

Чтобы оценить эффективность материала для заданных целей и при этом изучить его поведение ученые провели серию экспериментов. Пленки помещали в условия сверхвысокого вакуума (т. е. при давлении на несколько порядков ниже того, что существует в космосе) и в разные температурные режимы - от минус 243 до плюс 26 градусов Цельсия. Параллельно проводились высокоточные измерения.

Для объяснения всех особенностей поведения материала была разработана специальная математическая модель. С ее помощью ученым удалось установить физические процессы, вследствие которых в пленках титаната бария изменяется резистивное состояние - то есть условия, при которых материал может становиться основой для энергонезависимых элементов со своей памятью.

"Полученные результаты - это значимый вклад в создание мемристоров с многоуровневой резистивной памятью, которые в перспективе могут лечь в основу нейроморфных компьютеров будущего", - добавила Андреева.

Об университете

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" был основан в 1886 году и стал первым в Европе высшим учебным заведением в области электротехники. Сегодня ЛЭТИ - один из ведущих технических университетов России и участник программы "Приоритет-2030". В университете обучается 11 тыс. студентов, среди его выпускников выдающиеся ученые, в том числе нобелевский лауреат Жорес Алферов.

Источник: ТАСС