Международная группа ученых при участии профессора НИТУ «МИСиС» Сергей Бразовский представил исследования многослойного материала из дисульфида тантала, которые показали, что его сопротивление может меняться с уникально высокой скоростью: от электрического проводника к изолятору и обратно.
Сверхбыстрое «переключение» позволяет использовать материал в новейшей электронике в качестве энергонезависимого запоминающего элемента нового поколения.
В мае 2016 года в журнале Nature Communications была опубликована статья1 по результатам исследования, представляющего собой синтез теоретических работ профессора Сергея Бразовского, выполненных в НИТУ «МИСиС» и Национальном центре научных исследований (CNRS, Франция) и эксперимент, проведенный под руководством профессора Драгана Михайловича в институте Йозефа Стефана в Любляне (Словения).
Профессору Сергею Бразовскому удалось построить теоретическое описание особого скрытого состояния вещества дисульфида тантала, которого этот материал может достичь только под действием внешних воздействий.
Это уникальное химическое соединение имеет нестабильную внутреннюю электронную решетку, которая может кардинально измениться под действием внешнего импульса.
в конечном итоге изменяя физические свойства самого материала.
Латентное состояние было экспериментально обнаружено учёными лишь в 2014 году.
Ученый разработал ранее построенную им теорию, описывающую модель переключения между состояниями проводник-изолятор.
«Мы обнаружили сложный механизм формирования сети заряженных доменных стенок (границ, разделяющих области образца, находящихся в нормальном и скрытом состояниях), которые создаются из-за нестабильности электронной решетки.– сказал профессор Сергей Бразовский.Это позволило объяснить наблюдаемый эксперимент: инжектированные заряды (т.е.
введенные в образец извне, в данном случае с помощью лазерных импульсов) создают движущиеся доменные границы, превращая материал из изолятора в металл».
В ходе эксперимента образец дисульфида тантала размером менее 100 нанометров облучается ультракороткими лазерными или электрическими импульсами, которые создают сверхкороткие электрические токи и переключают состояния проводник-диэлектрик.
Таким образом, один и тот же материал при определенном внешнем воздействии может быть проводником электрического тока и его изолятором и способен менять эти состояния с огромной скоростью.
Это свойство дисульфида тантала может быть применимо создать энергонезависимые электронные элементы памяти, способные сохранять информацию даже при отключении источника электропитания из-за стабильности латентного состояния этого вещества.
Проводящее состояние материала шифрует единицу, диэлектрическое состояние – ноль.
Принципиальным отличием инновационной схемы работы элементов памяти от традиционной динамической оперативной памяти (DRAM) является на порядок более высокая скорость записи информации.
Сверхбыстрые элементы памяти на основе дисульфида тантала смогут переключать управляющее напряжение примерно за одну пикосекунду, что более чем в 10 раз быстрее, чем самые быстрые существующие аналоги.
1Nature Communications, 7, 11442 (16 мая 2016 г.
), Быстрое переключение электронного сопротивления с участием скрытых волновых состояний зарядовой плотности, И.
Васкивский, И.
А.
Михайлович, С.
Бразовский, Я.
Господирик, Т.
Мертель, Д.
Светин, П.
Сутар и Д.
Михайлович.
Теги: #Популярная наука #Будущее уже здесь #физика #НИТУ «МИСиС»
-
Антониади, Сестра Мишель
19 Oct, 24 -
Клавиатура
19 Oct, 24 -
Социальный Тренд #09
19 Oct, 24 -
«Звезда Татнета» Определилась
19 Oct, 24
