Новости химической науки > Наноразмерный мемристор – новый элемент электронных схем

Исследователи из США использовали наноразмерные пленки твердых оксидов для создания мемристора – нового элемента электрических схем, охота за которым шла около четырех десятилетий.

Новый прибор позволит сделать кремниевые микросхемы еще меньше и разработать новые типы хранения информации.

Мемристор – четвертый основной элемент электронных цепей, величина «мемсопротивление» [memristance], M, определяется как скорость изменения потока зарядов, зависящая от величины заряда. (Рисунок из Nature, 2008, 453, 80)

Мемристор разработан таким образом, что его электрическое сопротивление зависит от количества заряда, уже прошедшего через прибор. Принцип работы мемристора основан на том, что его внутренняя структура меняется под воздействием текущего тока. Таким образом мемристор представляет собой резистор с памятью (отсюда и произошло его название.

По словам руководителя проекта, Стэна Вильямса (Stan Williams) из исследовательских лабораторий фирмы Hewlett-Packard, открытие мемристора предзнаменует новый этап исследований в области химии твердого тела, направленный на изучение взаимосвязи движения электронов на электронные свойства твердого вещества.

Работающий прототип мемристора создан из пленки диоксида титана толщиной в 5 нм, расположенной между платиновыми электродами. Пленка поделена на две части – ее нижний слой представляет собой высокочистый оксид титана, отличающийся высоким значением сопротивления, верхний слой – диоксид титана, заряженный положительно за счет замены ряда атомов кислорода «дырками».

Приложение положительного заряда к верхнему платиновому электроду приводит к тому, что ряд положительно заряженных дырок перемещается в нижний слой. Такое изменение внутренней структуры пленки способствует течению тока через проводник. Дырки могут быть оттянуты назад, во внешний слой, что блокирует ток, хотя при этом и не происходит точного повторения пути, благодаря которому ток пошел через мемристор. Таким образом, сила тока, проходящего через мемристор, зависит от напряжения, приложенного к нему в прошлом.

Вильямс поясняет, что эффект «запоминания сопротивления» усиливается при получении меньших приборов, благодаря тому, что дыркам не нужно перемещаться на большое расстояние. Исследователи из Hewlett-Packard уже получили мемристоры, общий размер которых составляет 15 нм и уверены, что им удастся сократить этот размер до 4 нм. Команда Вильямса также уже построила электронную схему, в которой система транзисторов управляет движением тока через мемристоры.

Источник: Nature, 2008, 453, 80 (DOI: 10.1038/nature06932)

метки статьи: #нанотехнологии, #новые материалы, #физическая химия, #химия поверхности