[ad_1]

تصویر

تصویر: 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. چشم انداز بیشتر

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 های ما به ورودی قبلی بستگی دارد. دانشمندان مواد در دانشگاه گرونینگن رفتار اکسید تیتانیوم استرانسیم را که بستری برای مطالعه ممریستورها است ، مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند و از گرافن ماده دو بعدی برای مطالعه آن استفاده کردند. در 11 نوامبر سال 2020 ، نتایج در ژورنال منتشر شد مواد و رابط های برنامه ACS.

رایانه ها یک ماشین حساب غول پیکر و پر از سوئیچ هستند 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 ما نسبت به ریزپردازنده استاندارد انرژی کمتری برای شناسایی چهره ها یا انجام سایر کارهای پیچیده مصرف می کند. این بدان دلیل است که مغز ما از سلول های عصبی تشکیل شده است که می تواند مقادیر زیادی غیر از 0 و 1 داشته باشد و به همین دلیل خروجی نورون ها 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 ، هنوز 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: “جای خالی اکسیژن می تواند از طریق بلور حرکت کند و این نقایص مهم هستند.” “علاوه بر این ، دیواره های کوره بلند در مواد وجود دارد ، و هنگامی که تنش به آنها وارد می شود آنها حرکت می کنند.” مطالعات زیادی برای درک چگونگی این اتفاق انجام شده است ، 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: “خواص گرافن توسط خلوص آن تعیین می شود ، در حالی که خواص STO از نقص در ساختار بلوری ناشی می شود. ما دریافتیم که ترکیب آنها منجر به بینش و فرصت های جدید می شود. “بیشتر این کارها توسط دانشجویان دکتری Banerjee Si Chen انجام شده است. 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: “اگر بیش از حد الکترون یا سوراخ های مثبت ایجاد شده توسط ولتاژ شاتر ایجاد 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 جای خالی اکسیژن در دیواره های حوزه تجمع می یابد و این دیواره ها کانالی برای حرکت جای خالی اکسیژن ارائه می دهند. این کانال ها مسئول رفتار حافظه در STO هستند. تجمع کانالهای اکسیژن آزاد در ساختار بلوری STO تغییر به 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 این دوره ، ما تغییر مقاومت را مشاهده کردیم ، که نشان دهنده انتقال از سوراخ به هدایت الکترونیکی است. “این اثر عمدتا به دلیل تجمع سایت های 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 جمع آوری یکی یا دیگری ، می توانیم از زمان های مختلف پاسخ برای ایجاد جلوه های به یادماندنی استفاده کنیم که قابل مقایسه با جلوه های حافظه کوتاه مدت یا بلند مدت است.” “و ترکیب با گرافن با ترکیب مواد فروالکتریک و مواد دو بعدی ، مسیر جدیدی را به ساختارهای متخلخل یادبودی باز می کند.”

###

فقط یک تعمیم علمی

ترانزیستورها فقط می توانند دو مقدار داشته باشند: 0 یا 1. مغز ما اطلاعات را از طریق سلول های عصبی که پیچیده تر هستند پردازش می کند: آنها می توانند بر اساس حافظه ورودی که در طولانی مدت یا کوتاه مدت دریافت می کنند ، هر مقدار میانی داشته باشند. دانشمندان در تلاشند ترانزیستورهایی با نوع حافظه مشابه ، به نام ممریستورها بسازند. ماده جالبی برای ایجاد وسایل ذخیره سازی اکسید تیتانیوم استرانسیم است. دانشمندان دانشگاه گرونینگن کشف کرده اند که چگونه این ماده می تواند مقاومت خود را بر اساس تغییر در تعداد الکترون یا تجمع نقص ناشی از کمبود اتم اکسیژن در ساختار بلوری تغییر دهد. این بینش ها ، که با ترکیب اکسید تیتانیوم استرانسیم با گرافن ماده دو بعدی بدست می آیند ، می توانند منجر به ایجاد مموریستورهای مربوط به مقیاس های زمانی مختلف ، مربوط به حافظه کوتاه مدت و بلند مدت شوند.

ارجاع: Si Chen ، Xin Chen ، Elisabeth A. Duijnstee ، Biplab Sanyal و Tamalika Banerjee: تشخیص مناطق ساختاری ناشی از دما و حرکت مرخصی های اکسیژن در SrTiO3 با گرافن. درخواست ACS ماده رابط ها، 11 نوامبر 2020

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! هیچ مسئولیتی در قبال صحت گزارشهای خبری منتشر شده در EurekAlert ندارند! از طریق موسسات کمک کننده یا استفاده از هرگونه اطلاعات از طریق سیستم EurekAlert.

[ad_2]

منبع: kolah-news.ir