Известно, что в диоксиде ванадия при увеличении температуры с комнатной до 68 градусов Цельсия происходит резкий фазовый переход от изолятора к металлу из-за изменения в структуре решетки. Если температуру вновь понизить, то материал сразу возвращается обратно в изолирующее состояние. Устройства, которые основаны на таком переходе, имели бы энергозависимую память. Однако исследователи, изучая время отклика на возбуждение VO2 электрическими импульсами, обнаружили, что в материале могут происходить перестройки, сохраняющиеся даже после воздействия.
Мохаммад Самизаде Нику (Mohammad Samizadeh Nikoo), ведущий автор исследования, и его коллеги в ходе экспериментов подавали на образец диоксида ванадия электрический ток, который нагревал материал по пути следования, пока не выходил на другой стороне образца. Во время нагревания в VO2 происходили фазовые переходы, однако после первого электрического импульса материал вернулся в исходное состояние.
Однако при подаче повторных импульсов электрического тока выяснилось, что время инкубации, то есть то время, которое уходит на трансформацию изолятора в проводник, зависит от истории предыдущих фазовых переходов. Если при первом переходе время инкубации составило приблизительно 1,4 микросекунды, то при втором переходе оно снижалось в десять раз. Это изменение сохранялось на протяжении приблизительно трех часов. При этом структура диоксида ванадия на пути следования тока приобретала стеклоподобные особенности.Двухполюсник из оксида ванадия длиной 50 нанометров может переходить в новое состояние при субнаносекундном импульсе электрического тока при потреблении энергии всего 100 фемтоджоулей. Авторы пишут, что такие стеклоподобные устройства могут превзойти обычную электронику на основе традиционных структур «металл — оксид — полупроводник» с точки зрения скорости, энергопотребления и миниатюризации, а также обеспечить путь к нейроморфным вычислениям и многоуровневой памяти.
Добавить комментарий