МЕМРИСТОРНЫЕ НАНОСТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ VO2,Ta2O5, NbO2, WO3 И ОКСИДОВ TiO2, ZnO:Co
Реализация био-подобных «нейроморфных» систем решит проблему создания менее уязвимых для накопления ошибок, более скоростных энергоэффективных вычислительных устройств. Нейроморфные функциональные возможности могут быть реализованы с использованием резистивного переключения энергозависимых и энергонезависимых мемристорных структур, на основе которых будут созданы новые типы элементов искусственного интеллекта нейристоры и синапторы, выполняющие функции искусственных синапсов и нейронов человеческого мозга. В настоящее время для разработки нейроморфных систем искусственного интеллекта необходимо как исследование механизмов резистивного переключения мемристорных устройств, работающих на новых физических принципах, так и поиск новых материалов для их создания.
Методом импульсного лазерного осаждения с применением масочных технологий созданы тонкопленочные мемристорные структуры на основе оксида переходного металла VO2 и оксидов TiO2, ZnO:Co. Структуры получены в атмосфере кислорода при комнатной температуре на сапфировых подложках и кремниевых подложках. Площадь структур составляла 0.36 или 0.01 мм2. Исследовано мемристивное поведение тонких пленок VO2–x, TiOx и ZnO:Co в тонкопленочных структурах Au/VO2/VO2–x/Au, Au/TiO2/TiO2–x/Au и Au/Zn1-уCoуOх/ДС/Au, где ДС – диэлектрический слой ZnO, Zn1-уCoуO (y = 0,10-0,45), MgO. Значение х варьировалось в процессе роста структур путем изменения давления кислорода в вакуумной камере. Мемристивные свойства полученных структур исследовались методом циклических ВАХ в зависимости от концентрации вакансий кислорода, состава и толщины активной области мемристора, а также от морфологии поверхности нижнего электрода и площади структуры. Рассмотрены возможные механизмы резистивного переключения. Ведутся работы по созданию мемристоров на основе оксидов переходных металлов Ta2O5, NbO2 и WO3.
Публикации:
- Паршина Л.С., Новодворский О.А., Храмова О.Д. / Лазерный синтез тонких пленок оксидов переходных металлов в качестве активной области мемристора // ЧАСТЬ I Тезисы докладов XIV Российской конференции по физике полупроводников 9-13 сентября 2019 г. Новосибирске с.123
- О. А. Новодворский, Л. С. Паршина, А. А. Лотин, В. А. Михалевский, О. Д. Храмова, Е. А. Черебыло, В. Я. Панченко «Мемристоры на основе диоксидов ванадия и титана, полученные методом импульсного лазерного осаждения» Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2018, № 4, с. 31–37.
- Паршина Л.С., Новодворский О.А., Лотин А.А., Храмова О.Д., Михалевский В.А., Черебыло Е.А. Тонкие пленки полупроводников для мемристоров,Тезисы докладов XIII Российской конференции по физике полупроводников. – Екатеринбург, Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, 2017, с. 106.
- Novodvorsky, L.S. Parshina, V.A. Mikhalevsky, A.A. Lotin, V.V. Rylkov, O.D. Khramova, E.A. Cherebylo and V.Ya. Panchenko / Thin semiconductor films for magnetically operated diodes and memristors // Сборник трудов III международной конференции и молодежной школы «Информационные технологии и нанотехнологии» (ИТНТ-2017), 25 – 27 апреля 2017, г. Самара, Россия, с. 162-168
- О.А. Новодворский, Л.С. Паршина, О.Д. Храмова, «Импульсное лазерное осаждение пленок диоксида ванадия», Известия Российской академии наук. Серия физическая, 2016, том 80, № 4, с. 417–421
- О.А. Новодворский, Л.С. Паршина, О.Д. Храмова, В.А. Михалевский, К.Д. Щербачев, В.Я. Панченко. Влияние условий импульсного лазерного осаждения на структурные, электрические и оптические свойства тонких пленок VO2. Физика и техника полупроводников, 2015. Т. 49, № 5, С. 577-583.
- 270. M. Esaulkov, P. Solyankin, A. Sidorov, L. Parshina, A. Makarevich, Q. Jin, Q. Luo, O. Novodvorsky, A. Kaul, E. Cherepetskaya, A. Shkurinov, V. Makarov, X. C. Zhang, Emission of Terahertz pulses from vanadium dioxide films undergoing metal-insulator phase transition, Optica, Vol. 2 № 9. PP. 790-796, 2015.
- Новодворский О.А., Паршина Л.С, Храмова О.Д., Михалевский В.А. Свойства пленок VO2, полученных методом ИЛО в бескапельном режиме. Computational nanotechnology. 2014. № 1. С. 56-61.