В обзорной статье рассматривается мемристор как один из основных элементов нейроморфного вычисления, в частности будущего искусственного интеллекта. Рассмотрена архитектура кроссбарного включения мемристора в искусственную нейронную сеть. Описываются величины, которыми характеризуются основные свойства мемристоров всех типов. Анализируются мемристоры на основе различных активных слоев. Особое внимание уделяется мемристорам на основе двумерных материалов планарной и вертикальной архитектуры. Обсуждаются физические механизмы резистивного переключения, на которых основаны принципы работы мемристоров. В конце статьи перечисляются основные достоинства и недостатки по сравнению с существующими элементами памяти, используемыми в классических компьютерах.
In the review paper the memristor is considered as one of the basic elements of the neuro-morphic computation, particularly of the future Artificial Intelligence. Implementation of artificial neural networks in a memristor crossbar is noted. Magnitudes, which characterises the main characteristics of memristor of all types is described. Memristors on the base of different active layers were analysed. Particularly special attention was devoted to 2D material based planar and vertical memristors. Separately, physical mechanisms of resistive switching in memristors is considered. At the end of the paper the main merits and challenges of the memristors in compaing with memory elements of classical computers are listed.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- УДК
- 621.382. Электронные элементы, использующие свойства твердого тела. Полупроводниковая электроника
- eLIBRARY ID
- 43976485
В заключении можно отметить, что мемристоры имеют огромный потенциал для развития будущих вычислительных систем. Высокая плотность памяти, возможность пря-мой интеграции в процессор, энергонезависмость мемристоров могут существенно улучшить совершенство классических компьютеров, а также они могут найти приложение в машинно-обучающихся системах к чипам предназаначенных для Интернета Вещей. Дальнейшее совершенствование технологии мемристоров и его архитектуры может обеспечить его эффективное приложение в нейроморфном вычислении и при организации искусственного интеллекта.
Приведенные в обзоре виды и типы мемристоров являются только частью исследуемых в настоящее время мемристоров.
Их ряды пополняются с каждым днем мемристорами на основе новых материалов и c новой архитектурой. Физические механизмы резистивного переключения, приведенные в обзоре, являются на данный момент самыми общеизвестными, но не все механизмы и физика этих механизмов до конца ясны. В частности, объяснение механизма резистивного переключения в мемристорах на основе двумерных материалов находится только в зачаточном состоянии и предстоит еще провести много исследований для раскрытия механизмов этого явления.
Таким образом, создание энергонезависимой памяти на основе мемристивных структур является весьма перспективным и в настоящее время интенсивно развивается во всем мире с большими темпами.
Список литературы
- Jo S. H., et al. // Nano Lett. 2010. Vol. 10. P. 1297.
- Zidan M. A., Strachan J. P., Lu W. D. // Nature Electronics 2018. Vol. 1. P. 22.
- Shimeng Yu. // Proceedings of the IEEE. February 2018. Vol. 10. № 2. P. 260.
- Hu S. G., Wu S. Y., Jia W. W., Yu Q. Deng L. J., Fu Y. Q., Liu Y., Chen T. P. Review of Nanostructured Resistive Switching Memristor and Its Applications // Nanoscience and Nanotechnology Letters. 2014. Vol. 6. Р. 729.
- Tan C., Liu Z., Huang W., Zhang H. // Chem. Soc. Rev. 2015. Vol. 44. № 9. Р. 2615.
- Bessonov A. A., Kirikova M. N., Petukhov D. I., Al-len M., Ryhänen T., Bailey M. J. A. // Nat. Mater. 2014. Vol. 14. № 2. Р. 199.
- Son D., Chae S. I., Kim M., Choi M. K., Yang J., Park K., Kale V. S., Koo J. H., Choi C., Lee M., Kim J. H., Hyeon T., Kim D.-H. // Adv. Mater. 2016. Vol. 28. № 42.
Р. 9326. - Hao C., Wen F., Xiang J., Yuan S., Yang B., Li L., Wang W., Zeng Z., Wang L., Liu Z., Tian Y. // Adv. Funct. Mater. 2016. Vol. 26. № 12. Р. 2016.
- Tan C., Zhang H. // Chem. Soc. Rev. 2015. Vol. 44. № 9. Р. 2713.
- Sangwan V. K., Jariwala D., Kim I. S., Chen K.-S., Marks T. J., Lauhon L. J., Hersam M. C. // Nat. Nanotech-nol. 2015. Vol. 10. № 5. P. 403.
- Shi Y., Liang X., Yuan B., Chen V., Li H., Hui F., Yu Z., Yuan F., Pop E., Wong H. S. P., Lanza M. // Nat. Elec-tron. 2018. Vol. 1. P. 458.
- Ruijing Ge, Xiaohan Wu, Myungsoo Kim, Jianping Shi, Sushant Sonde, Li Tao, Yanfeng Zhang, Jack C. Lee, Deji Akinwande. Atomristor: Nonvolatile Re-sistance Switching in Atomic Sheets of Transition Metal Dichalcogenides // Nano Lett. 2018. Vol. 18. Р. 434.
- Chen-Yu Wang, Cong Wang, Fanhao Meng, Pengfei Wang, Shuang Wang, Shi-Jun Liang, Feng Miao // Adv. Electron. Mater. 2019. P. 1901107.
- Sangwan V. K., Hersam M. C. // Nature Nanotechnology. March 2020. DOI: 10.1038/s41565-020-0647-z
- Белов А. Н., Перевалов А. А., Шевяков В. И. Мемристорные структуры для микро- и наноэлектроники. Физика и технология. Обзор // Изв. вузов. Электроника. 2017. Т. 22. № 4. С. 305.
- Chua L. O. // Appl. Phys. Lett. 2011. Vol. 1021. № 4. P. 765.
- Yang J. J., Strukov D. B., Stewart D. R. // Nat. Nanotechnol. 2013. Vol. 8. № 1. P. 13.
- Prezioso M., et al. / Training and operation of an integrated neuromorphic network based on metal-oxide memristors // Nature. 2015. Vol. 521. P. 61.
- Burr G. W., et al. // Adv. Phys. 2017. X 2. P. 89.
- Zidan M. A., Strachan J. P., Lu W. D. The future of electronics based on memristive systems // Nat. Elect. 2018. Vol. 1. P. 22.
- Tuma T., et al. Stochastic phase-change neurons // Nat. Nanotechnol. 2016. Vol. 11. № 8. P. 693.
- Duygu K., Shimeng Y., Wong H. S. P. // Nanotechnology. 2013. Vol. 24. № 38. Р. 382001.
- Wong H. S. P., et al. // Proc. IEEE. 2012. Vol. 100. № 6. P. 1951.
- Yu S., Chen P. Y. // IEEE Sol. Stat. Circuit Mag. 2016. Vol. 8. P. 43.
- Strukov D. B., Snider G. S., Stewart D. R., Wil-liams R. S. // Nature. 2008. Vol. 453. P. 80.
- Sengupta A., Roy K. // Appl. Phys. Exp. 2018. Vol. 11. № 3. Р. 030101.
- Chen P. Y., et al. / “Mitigating effects of nonideal synaptic device characteristics for on-chip learning,” in Proc. IEEE/ACM Int.Conf. Comput.-Aided Design (ICCAD). Nov. 2015, pp. 194–199.
- Wang I. T., Chang C. C., Chiu L. W., Chou T., Hou T. H. // Nanotechnology. 2016. Vol. 27. № 8. P. 365204.
- Garbin D. / “Variability-tolerant convolutional neural network for pattern recognition applications based on OxRAM synapses,” in IEDM Tech. Dig., 2014.
- Hiroyasu Kawano, Keiji Shono, Manabu Gomi, Takeshi Yokota. Resistance variable element. Patent. US 8188466. 2012.
- Wong P. H. S., Lee H. Y., Yu S., Chen Y. S., Wu Y., Chen P. S., Lee B., Chen F. T., Tsai M.-J. // Proceedings of the IEEE. 2012. Vol. 100. № 6. P. 1951.
- Liu Q., Long S., Lv H., Wang W., Niu J. // Acsnano. 2010. Vol. 4. № 10. P. 6162.
- Gopalan C., Ma Y., Gallo T., Wang J., Runnion E., Saenz J. // Solid-State Electronics. 2011. Vol. 58. P. 54.
- Jeong D. S., Schroeder H., Breuer U., Waser R. // J. Appl. Phys. 2008. Vol. 104. P. 123716.
- Lu W., Jeong D. S., Kozicki M., Waser R. Electro-chemical metallization cells-blending nanoionics into nanoelectronics // MRS Bulletin. 2012. Vol. 37. P. 124.
- Chen A., Hutchby J., Zhirnov V., Bourianoff G. Emerging nanoelectronic devices. – Wiley, 2015.
- Qureshi M. K., Srinivasan V., Rivers J. A. Scalable high performance main Memory system using phasechange memory technology ISCA’09 (Austin, Texas, USA, 2009). P. 24–33.
- Beneventi G. B. Characterization and modeling of phase-change memories. LAMBERT Academic Publishing. 2012. P. 1–109.
- Hudgens S., Johnson B. // Overview of phase-change chalcogenide nonvolatile memory technology // MRS Bulletin. 2004. Vol. 29. № 11. P. 829.
- Pirovano A., Lacaita A. L., Benvenuti A., et al. / Scaling analysis of phase-change memory technology. Proc. of the IEEE Int. (Electron Devices Meeting
(IEDM 03). – IEEE Press, 2003), pp. 29.6.1–29.6.4. - Li Y., Zhong Y., Xu L., et al. // Scientific Reports. 2013. Vol. 3. P. 1.
- Simpson R. E., Fons P., Kolobov A. V., et al. // Appl. Phys. Lett. 2012. Vol. 100. P. 021.
- Hong S. H., Bae B. J., Lee H. // Nanotechnology. 2010. Vol. 21. P. 025703.
- Burr G. W., Breitwisch M. J., Franceschini M., Garetto D. // J. of Vacuum Science and Technology B. 2010. Vol. 28. № 2. P. 223.
- Goux L., Lisoni J. D., Jurczak M., Wouters D. J., Courtade L. // J. Appl. Phys. 2010. Vol. 107. P. 024512.
- Waser R., Alibart F., Gao L., Hoskins B. D., Strukov D. B. // Nanotechnology. 2012. Vol. 23. Р. 075201.
- Yang J. J., Strukov D. B., Stewart D. R. // Nature Nanotechnology. 2013. Vol. 8. P. 13.
- Symanczyk R., Balakrishnan M., Gopalan C., Happ T., Kozicki M., Kund M., Mikolajick T., Mitkova M., Park M., Pinnow C., Robertson J., Ufert K. / Electrical characterization of solid state ionic memory elements. (Proc. of the 2003 Non-Volatile Memory Technology Symposium. San Diego, California, 2003), pp. 17–1.
- Kozicki M. N., Park M., Mitkova M. // IEEE Transactions on Nanotechnology. 2005. Vol. 4. № 3. P. 31.
- Valov I., Waser R., Jameson J. R., Kozicki M. N. // Nanotechnology. 2011. Vol. 22. P. 254003.
- O’Kelly C., Fairfield J. A., Boland J. J. // ACS Nano. 2014. № 8. P. 11724.
- Waser R. / Electrochemical and thermochemical memories (IEEE International Electron Devices Meeting–2008). IEEE Press. – 2008, pp. 1.
- Yang Y., Gao P., Gaba S., et al. // Nature commu-nications. 2012. Vol. 3. № 732. Р. 1.
- Bruchhaus R., Honal M., Symanczyk R., Kunda M. // J. of the Electrochemical Society. 2009. Vol. 156. № 9. P. H729.
- Yang F., Miao M., Pickett D., et al. // J. Nanotechnology. 2009. Vol. 20. P. 215201.
- Dietrich S., Angerbauer M., Ivanov M., et al. // IEEE Journal of Solid-State Circuits. 2007. Vol. 42. № 4. P. 839.
- Kaeriyama S., Sakamoto T., Sunamura H., Mizu-no M. // IEEE Journal of Solid-State Circuits. 2005. Vol. 40. № 1. P. 168.
- Tan C., Liu Z., Huang W., Zhang H. // Chem. Soc. Rev. 2015. Vol. 44. № 9. P. 2615.
- Bessonov A. A., Kirikova M. N., Petukhov D. I., Al-len M., Ryhänen T., Bailey M. J. A. // Nat. Mater. 2014. Vol. 14. № 2. P. 199.
- Son D., Chae S. I., Kim M., Choi M. K., Yang J., Park K., Kale V. S., Koo J. H., Choi C., Lee M., Kim J. H., Hyeon T., Kim D.-H. // Adv. Mater. 2016. Vol. 28. № 42.
P. 9326. - Hao C., Wen F., Xiang J., Yuan S., Yang B., Li L., Wang W., Zeng Z., Wang L., Liu Z., Tian Y. // Adv. Funct. Mater. 2016. Vol. 26. № 12. P. 2016.
- Qian K., Tay R. Y., Nguyen V. C., Wang J., Cai G., Chen T., Teo E. H. T., Lee P. S. // Adv. Funct. Mater. 2016. Vol. 26. № 13. P. 2176.
- Pan C., Ji Y., Xiao N., Hui F., Tang K., Guo Y., Xie X., Puglisi F. M., Larcher L., Miranda E., Jiang L., Shi Y., Valov I., McIntyre P. C., Waser R., Lanza M. // Adv. Funct. Mater. 2017. Vol. 27. P. 1604811.
- Tan C., Zhang H. // Chem. Soc. Rev. 2015. Vol. 44. № 9. P. 2713.
- Zhu X., Li D., Liang X., Lu W. D. // Nat. Mater. 2019. Vol. 18. P. 141.
- Tian H., Mi W., Wang X.-F., Zhao H., Xie Q.-Y., Li C., Li Y.-X., Yang Y., Ren T.-L. // Nano Lett. 2015. № 15. P. 8013.
- Arnold A. J., Razavieh A., Nasr J. R., Schulman D. S., Eichfeld C. M., Das S. // ACS Nano. 2017. Vol. 11. P. 3110.
- Tian H., Zhao L., Wang X., Yeh Y.-W., Yao N., Rand B. P., Ren T.-L. // ACS Nano. 2017. Vol. 11. P. 12247.
- Sun L., Zhang Y., Han G., Hwang G., Jiang J., Joo B., Watanabe K., Taniguchi T., Kim Y.-M., Yu W. J., Kong B.-S., Zhao R., Yang H. // Nat. Commun. 2019. Vol. 10. P. 3161.
- Huh W., Jang S., Lee J. Y., Lee D., Lee D., Lee J. M., Park H. G., Kim J. C., Jeong H. Y., Wang G., Lee C.-H. // Adv. Mater. 2018. Vol. 30. Р. 1801447.
- Chen H., Liu C., Wu Z., He Y., Wang Z., Zhang H., Wan Q., Hu W., Zhang D. W., Liu M., Liu Q., Zhou P. // Adv. Sci. 2019. Vol. 6. Р. 1901072.
- Romero F. J., Toral A., Medina-Rull A., Moraila-Martinez C. L., Morales D. P., Ohata A., Godoy A., Ruiz F. G., Rodriguez N. // Front. Mater. 2020. 7:17. doi: 10.3389/fmats.2020.00017
- Van den Hurk J., Menzel S., Waser R., Valov I. // J. Phys. Chem. С. 2015. Vol. 119. P. 18678. doi: 10.1021/acs.jpcc.5b03622
- Mohammad B., Jaoude M. A., Kumar V., Al Homouz D. M., Nahla H. A., Al-Qutayri M., et al. // Nanotechnol. Rev. 2015. Vol. 5. P. 311. doi: 10.1515/ntrev-2015-0029
- Li Y., Zhang M., Long S., Teng J., Liu Q., Lv H., et al. // Scient. Rep. 2017. 7:11204. doi: 10.1038/s41598-017-11165-5
- Wang C., Wu H., Gao B., Zhang T., Yang Y., Qian H. // Microelectr. Eng. 2018. Vol. 187–188. P. 121. doi: 10.1016/j.mee.2017.11.003
- He C. L., Zhuge F., Zhou X. F., Li M., Zhou G. C., Liu Y. W., et al. // Appl. Phys. Lett. 2009. 95:232101. doi: 10.1063/1.3271177
- Sparvoli M., Gazziro M. A., Marma J. S., Zucchi G. / “Memristor device fabricated from doped graphene oxide,” in 2019 IEEE 10th Latin American Symposium on Circuits & Systems (LASCAS) (Armenia). doi: 10.3390/
nano9040518 - Pradhan S. K., Xiao B., Mishra S., Killam A., Pradhan A. K. // Scient. Rep. 2016. Vol. 6. P. 26763. doi: 10.1038/srep26763
- Waser R., Aono M. // Nat. Mater. 2007. Vol. 6. P. 833.
- Porro S., Ricciardi C. // RSC Adv. 2015. Vol. 5. P. 68565.
- Jeong H. Y., Kim J. Y., Kim J. W., Hwang J. O., Kim J. E., Lee J. Y., et al. // Nano Lett. 2010. Vol. 10. P. 4381.
- Romero F. J. , Toral A., Medina-Rull A., Moraila-Martinez C. L., Morales D. P., Ohata A., Godoy, Rodriguez Francisco G. Ruiz and Noel. Resistive Switching in Gra-phene Oxide // Front. Mater. January 2020. https://doi.org/
10.3389/fmats.2020.00017
- S. H. Jo, et al., Nano Lett. 10, 1297 (2010).
- M. A. Zidan, Strachan J. P., and Lu W. D., Nature Electronics 1, 22 (2018).
- Yu. Shimeng, Proceedings of the IEEE 10 (2), 260 (2018).
- S. G. Hu, S. Y. Wu, W.W. Jia, Q. Yu, L. J. Deng, Y. Q. Fu, Y. Liu, and T. P. Chen, Review of Nanostructured Resistive Switching Memristor and Its Applications, Nano-science and Nanotechnology Letters 6, 729 (2014).
- C. Tan, Z. Liu, W. Huang, and H. Zhang, Chem. Soc. Rev. 44 (9), 2615 (2015).
- A. A. Bessonov, M. N. Kirikova, D. I. Petukhov, M. Allen, T. Ryhänen, and M. J. A. Bailey, Nat. Mater. 14 (2), 199 (2014).
- D. Son, S. I. Chae, M. Kim, M. K. Choi, J. Yang, K. Park, V. S. Kale, J. H. Koo, C. Choi, M. Lee, J. H. Kim, T. Hyeon, and D.-H. Kim, Adv. Mater. 28 (42), 9326 (2016).
- C. Hao, F. Wen, J. Xiang, S. Yuan, B. Yang, L. Li, W. Wang, Z. Zeng, L. Wang, Z. Liu, and Y. Tian, Adv. Funct. Mater. 26 (12) 2016 (2016).
- C. Tan, and H. Zhang, Chem. Soc. Rev. 44 (9), 2713 (2015).
- V. K. Sangwan, D. Jariwala, I. S. Kim, K.-S. Chen, T. J. Marks, L. J. Lauhon, and M. C. Hersam, Nat. Nano-technol. 10 (5), 403 (2015).
- Y. Shi, X. Liang, B. Yuan, V. Chen, H. Li, F. Hui, Z. Yu, F. Yuan, E. Pop, H. S. P. Wong, and M. Lanza, Nat. Electron. 1, 458 (2018).
- Ruijing Ge, Xiaohan Wu, Myungsoo Kim, Jianping Shi, Sushant Sonde, Li Tao, Yanfeng Zhang, Jack C. Lee, and Deji Akinwande, Atomristor: Nonvolatile Resistance Switching in Atomic Sheets of Transition Metal Dichalco-genides. Nano Lett. 18, 434 (2018).
13.Chen-Yu Wang, Cong Wang, Fanhao Meng, Pengfei Wang, Shuang Wang, Shi-Jun Liang, and Feng Mi-ao, Adv. Electron. Mater. 1901107 (2019). - K. V. Sangwan and C. M. Hersam, Nature Nano-technology. March 2020. DOI: 10.1038/s41565-020-0647-z
- A. N. Belov, A. A. Perevalov, and V. I. Shevyakov, Physics-Technological Fabrication of Memresistors for Micro- and Nanoelectronics. Review, Proc. of Univer-sities. Electronics 22 (4), 305 (2017). DOI: 10.214151/
1561-5405-2017-22-4-305-321. - L. O. Chua, Appl. Phys. Lett. 1021 (4), 765 (2011).
- J. J. Yang, D. B. Strukov, and D. R. Stewart, Nat. Nanotechnol 8 (1), 13 (2013).
- M. Prezioso, et al., Training and operation of an integrated neuromorphic network based on metal-oxide memristors. Nature 521, 61 (2015).
- G. W. Burr, et al., Adv. Phys. X 2, 89 (2017).
- M. A. Zidan, J. P. Strachan, and W. D. Lu, The fu-ture of electronics based on memristive systems. Nat. Elect. 1, 22 (2018).
- T. Tuma, et al. Stochastic phase-change neurons. Nat. Nanotechnol 11 (8), 693 (2016).
- K. Duygu, Y. Shimeng, and H. S. P. Wong, Nano-technology 24 (38), 382001 (2013).
- H. S. P. Wong, et al., Proc. IEEE 100 (6), 1951 (2012).
- S. Yu and P. Y. Chen, IEEE Sol. Stat. Circuit Mag 8, 43 (2016).
- D. B. Strukov, G. S. Snider, D. R. Stewart, and R. S. Williams, Nature 453, 80 (2008).
- A. Sengupta and K. Roy, Appl. Phys. Exp. 11 (3), 030101 (2018).
- P. Y. Chen, et al. “Mitigating effects of nonideal synaptic device characteristics for on-chip learning,” in Proc. IEEE/ACM Int.Conf. Comput.-Aided Design (ICCAD). Nov. 2015. pp. 194–199.
- I. T. Wang, C. C. Chang, L. W. Chiu, T. Chou, and T. H. Hou, Nanotechnology 27 (8), 365204 (2016).
- D. Garbin, “Variability-tolerant convolutional neu-ral network for pattern recognition applications based on OxRAM synapses,” in IEDM Tech. Dig., 2014.
- Hiroyasu Kawano, Keiji Shono, Manabu Gomi, Takeshi Yokota. Resistance variable element. Patent. US 8188466. 2012.
- P. H. S. Wong, H. Y. Lee, S. Yu, Y. S. Chen, Y. Wu, P. S. Chen, B. Lee, F. T. Chen, and M.-J. Tsai, Pro-ceedings of the IEEE 100 (6), 1951 (2012).
- Q. Liu, S. Long, H. Lv, W. Wang, and J. Niu, Acsnano 4 (10), 6162 (2010).
- C. Gopalan, Y. Ma, T. Gallo, J. Wang, E. Runnion, and J. Saenz, Solid-State Electronics 58, 54 (2011).
- D. S. Jeong, H. Schroeder, U. Breuer, and R. Waser, J. Appl. Phys. 104, 123716 (2008).
- W. Lu, D. S. Jeong, M. Kozicki, and R. Waser, Electrochemical metallization cells-blending nanoionics into nanoelectronics. MRS Bulletin 37, 124 (2012).
- A. Chen, J. Hutchby, V. Zhirnov, and G. Bouri-anoff, Emerging nanoelectronic devices (Wiley, 2015).
- M. K. Qureshi, V. Srinivasan, and J. A. Rivers. Scalable high performance main Memory system using phase-change memory technology ISCA’09 (Austin, Texas, USA, 2009), pp. 24–33.
- G. B. Beneventi, Characterization and modeling of phase-change memories. LAMBERT Academic Publishing. 2012. pp. 1–109.
- S. Hudgens and B. Johnson, Overview of phase-change chalcogenide nonvolatile memory technology, MRS Bulletin 29 (11), 829 (2004).
- A. Pirovano, A. L. Lacaita, A. Benvenuti, et al., Scaling analysis of phase-change memory technology. Proc. of the IEEE Int. (Electron Devices Meeting (IEDM 03). – IEEE Press, 2003). pp. 29.6.1–29.6.4.
- Y. Li, Y. Zhong, L. Xu, et al., Scientific Reports 3, 1 (2013).
- R. E. Simpson, P. Fons, A. V. Kolobov, et al., Appl. Phys. Lett. 100, 021 (2012).
- S. H. Hong, B. J. Bae, and H. Lee, Nanotechnolo-gy 21, 025703 (2010).
- G. W. Burr, M. J. Breitwisch, M. Franceschini, and D. Garetto, J. of Vacuum Science and Technology B. 28 (2), 223 (2010).
- L. Goux, J. D. Lisoni, M. Jurczak, D. J. Wouters, and L. Courtade, J. Appl. Phys. 107, 024512 (2010).
- R. Waser, F. Alibart, L. Gao, B. D. Hoskins, and D. B. Strukov, Nanotechnology 23, 075201 (2012).
- J. J. Yang, D. B. Strukov, and D. R. Stewart, Na-ture Nanotechnology 8, 13 (2013).
- R. Symanczyk, M. Balakrishnan, C. Gopalan, T. Happ, M. Kozicki, M. Kund, T. Mikolajick, M. Mitkova, M. Park, C. Pinnow, J. Robertson, and K. Ufert, Electrical characterization of solid state ionic memory elements (Proc. of the 2003 Non-Volatile Memory Technology Sym-posium. San Diego, California, 2003), pp. 17–1.
- M. N. Kozicki, M. Park, and M. Mitkova, IEEE Transactions on Nanotechnology 4 (3), 31 (2005).
- I. Valov, R. Waser, J. R. Jameson, and M. N. Kozicki, Nanotechnology 22, 254003 (2011).
- C. O’Kelly, J. A. Fairfield, and J. J. Boland, ACS Nano, № 8, 11724 (2014).
- R. Waser, Electrochemical and thermochemical memories (IEEE International Electron Devices Meeting–2008). IEEE Press. 2008, pp. 1–4.
- Y. Yang, P. Gao, S. Gaba, et al., Nature communications 3 (732), 1 (2012).
- R. Bruchhaus, M. Honal, R. Symanczyk, and M. Kunda, J. of the Electrochemical Society 156 (9), H729 (2009).
- F. Yang, M. Miao, D. Pickett, et al., J. Nanotech-nology 20, 215201 (2009).
- S. Dietrich, M. Angerbauer, M. Ivanov, et al., IEEE Journal of Solid-State Circuits 42 (4), 839 (2005).
- S. Kaeriyama, T. Sakamoto, H. Sunamura, and M. Mizuno, IEEE Journal of Solid-State Circuits 40 (1), 168 (2005).
- C. Tan, Z. Liu, W. Huang, and H. Zhang, Chem. Soc. Rev. 44 (9), 2615 (2015).
- A. A. Bessonov, M. N. Kirikova, D. I. Petukhov, M. Allen, T. Ryhänen, and M. J. A. Bailey, Nat. Mater. 14 (2), 199 (2014).
- D. Son, S. I. Chae, M. Kim, M. K. Choi, J. Yang, K. Park, V. S. Kale, J. H. Koo, C. Choi, M. Lee, J. H. Kim, T. Hyeon, and D.-H. Kim, Adv. Mater. 28 (42), 9326 (2016).
- C. Hao, F. Wen, J. Xiang, S. Yuan, B. Yang, L. Li, W. Wang, Z. Zeng, L. Wang, Z. Liu, and Y. Tian, Adv. Funct. Mater. 26 (12), 2016 (2016).
- K. Qian, R.Y. Tay, V. C. Nguyen, J. Wang, G. Cai, T. Chen, E. H. T. Teo, and P. S. Lee, Adv. Funct. Mater. 26 (13), 2176 (2016).
- C. Pan, Y. Ji, N. Xiao, F. Hui, K. Tang, Y. Guo, X. Xie, F. M. Puglisi, L. Larcher, E. Miranda, L. Jiang, Y. Shi, I. Valov, P.C. McIntyre, R. Waser, and M. Lanza, Adv. Funct. Mater. 27, 1604811 (2017).
- C. Tan and H. Zhang, Chem. Soc. Rev. 44 (9), 2713 (2015).
- X. Zhu, D. Li, X. Liang, and W. D. Lu, Nat. Mater. 18, 141 (2019).
- H. Tian, W. Mi, X.-F. Wang, H. Zhao, Q.-Y. Xie, C. Li, Y.-X. Li, Y. Yang, and T.-L. Ren, Nano Lett., № 15, 8013 (2015).
- A. J. Arnold, A. Razavieh, J. R. Nasr, D. S. Schulman, C. M. Eichfeld, and S. Das, ACS Nano 11, 3110 (2017).
- H. Tian, L. Zhao, X. Wang, Y.-W. Yeh, N. Yao, B. P. Rand, and T.-L. Ren, ACS Nano 11, 12247 (2017).
- L. Sun, Y. Zhang, G. Han, G. Hwang, J. Jiang, B. Joo, K. Watanabe, T. Taniguchi, Y.-M. Kim, W. J. Yu, B.-S. Kong, R. Zhao, and H. Yang, Nat. Commun. 10, 3161 (2019).
- W. Huh, S. Jang, J. Y. Lee, D. Lee, J. M. Lee, H. G. Park, J. C. Kim, H. Y. Jeong, G. Wang, and C.-H. Lee, Adv. Mater. 30, 1801447 (2018).
- H. Chen, C. Liu, Z. Wu, Y. He, Z. Wang, H. Zhang, Q. Wan, W. Hu, D. W. Zhang, M. Liu, Q. Liu, and P. Zhou, Adv. Sci. 6, 1901072 (2019).
- F. J. Romero, A. Toral, A. Medina-Rull, C. L. Mo-raila-Martinez, D. P. Morales, A. Ohata, A. Godoy, F. G. Ruiz, and N. Rodriguez, Front. Mater 7:17 (2020). doi: 10.3389/fmats.2020.00017
- J. Van den Hurk, S. Menzel, R. Waser, and I. Valov, J. Phys. Chem C 119, 18678 (2015). doi: 10.1021/acs.jpcc.5b03622
- B. Mohammad, M. A. Jaoude, V. Kumar, D. M. Al Homouz, H. A. Nahla, M. Al-Qutayri, et al., Nanotechnol. Rev. 5, 311 (2015). doi: 10.1515/ntrev-2015-0029
- Y. Li, M. Zhang, S. Long, J. Teng, Q. Liu, H. Lv, et al., Scient. Rep. 7:11204 (2017). doi: 10.1038/s41598-017-11165-5
- C. Wang, H. Wu, B. Gao, T. Zhang, Y. Yang, and H. Qian, Microelectr. Eng. 187–188, 121 (2018). doi: 10.1016/j.mee.2017.11.003
- C. L. He, F. Zhuge, X. F. Zhou, M. Li, G. C. Zhou, Y. W. Liu, et al., Appl. Phys. Lett. 95:232101 (2009). doi: 10.1063/1.3271177
- M. Sparvoli, M. A. Gazziro, J. S. Marma, and G. Zucchi, “Memristor device fabricated from doped graphene oxide,” in 2019 IEEE 10th Latin American Sympo-sium on Circuits & Systems (LASCAS) (Armenia). doi: 10.3390/nano9040518
- S. K. Pradhan, B. Xiao, S. Mishra, A. Killam, and A. K. Pradhan, Scient. Rep. 6, 26763 (2016). doi: 10.1038/srep26763
- R. Waser and M. Aono, Nat. Mater. 6, 833 (2007).
- S. Porro and C. Ricciardi, RSC Adv. 5, 68565 (2015).
- H. Y. Jeong, J. Y. Kim, J. W. Kim, J. O. Hwang, J. E. Kim, J. Y. Lee, et al., Nano Lett. 10, 4381 (2010).
- Romero F. J., Toral A., Medina-Rull A., Moraila-Martinez C. L., P. D. Morales, A. Ohata, A. Godoy, F. G. Ruiz and N. R. Resistive Switching in Graphene Oxide. Front. Mater., 31 January 2020 | https://doi.org/10.3389/fmats.2020.00017
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Иванов В. А., Коныжев М. Е., Камолова Т. И., Дорофеюк А. А.
Распространение микроплазменного разряда по поверхности титана, покрытого тонкой диэлектрической пленкой 239
Гавриш С. В., Киреев С. Г., Кугушев Д. Н., Логинов В. В., Пугачев Д. Ю., Пучнина С. В.
Температурные поля кварцевых и сапфировых оболочек газоразрядных источников излучения (Обзор) 251
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Холоднов В. А.
Общие представления о профильной фотоэлектронике 265
Сенокосов Э. А., Суринов В. Г., Фещенко В. С., Чукита В. И.
Особенности контакта металл-халькогенидный стеклообразный полупроводник 273
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Денисов Д. Г., Просовский О. Ф., Просовский Ю. О.
Исследование влияния качества поверхностей оптических подложек на эксплуатационные характеристики тонкопленочных покрытий 282
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Юсупов А., Сапаров Х. Ш., Атамуратов А. Э.
Мемристор – основной элемент будущего искусственного интеллекта. Типы и основные характеристики (Обзор) 292
C O N T E N T S
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
V. A. Ivanov, M. E. Konyzhev, T. I. Kamolova, and A. A. Dorofeyuk
Microplasma discharge propagation over the titanium surface covered with a thin dielectric film 239
S. V. Gavrish, S. G. Kireev, D. N. Kugushev, V. V. Loginov, D. Y. Pugachev, and
S. V. Puchnina (a review)
Temperature fields of quartz and sapphire envelopes of gas discharge radiation sources 251
PHOTOELECTRONICS
V. A. Kholodnov
General ideas about profile photoelectronics 265
E. A. Senokosov, V. G. Surinov, V. S. Feshchenko, and V. I. Chukita
Some features of the metal-chalcogenide glassy semiconductor contact 273
PHYSICAL SCIENCE OF MATERIALS
D. G. Denisov, O. F. Prosovsky, and Yu. O. Prosovsky
Study of the influence of the surface quality of optical substrates on the performance characteristics of thin-film coatings 282
PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS
A. Yusupov, H. Sh. Saparov, and A. E. Atamuratov
Memristor – basic element of the future Artificial Intelligence. Types and the basic characteristics (a review) 292
Другие статьи выпуска
Анализируются основные результаты работы современной технологической системы нанесения и контроля оптических покрытий на подложки с различной степенью шероховатости по данным регистрации характеристик индикатрисы рассеянного лазерного излучения. Рассматриваются особенности приближений метода дифференциального рассеяния, используемого для оценки статистических параметров профилей оптических подложек: спектральной плотности корреляционной функции (СПКФ) и эффективного среднеквадратического отклонения (СКО) – эф. Приводятся основные характеристики рассеянного лазерного излучения от поверхностей оптических подложек с различным уровнем шероховатости. Обсуждаются результаты экспериментальных исследований, посвящённые влиянию качества поверхностей оптических подложек на эксплуатационные характеристики различных пленкообразующих материалов оптических покрытий, нанесённых с ионным ассистированием и без него. На основании проведенного эксперимента исследуются возможности снижения светорассеяния и нивелирования неровностей поверхностей подложек с различной степенью шероховатости.
Фотоэлектрическим методом изучены контактные явления на границе металл (Ме) (Al, Sb, Cr, Ag, In, Bi)-ХСП состава (As2Se3)0,3(Sb2Se3)0,7. По экспериментальным данным зависимости фототока от энергии фотонов в структурах Ме-ХСП-SnO2 определена высота потенциальных барьеров на границе ХСП для каждого из контактирующих металлов.
Показано, что согласно модели Мотта-Дэвиса-Стрита, которая предусматривает наличие в запрещенной зоне полупроводника собственных дефектов двух типов-заряженных Д+, Д– и нейтральных Д0 центров, концентрация которых, определенная из термостимулированной деполяризации (ТСД) оценивается в селениде мышь-яка ~ 1017–1018 см-3, по Мотту концентрация таких центров оценена ~ 1018–1019 см-3.
Проведено сравнение экспериментальных данных с аналитически рассчитанными, на основании которых установлено, что потенциальные барьеры на границе иссле-дованных структур Ме-ХСП относятся к барьерам типа Бардина.
Введено понятие профильной фотоэлектроники. На примере фоторезистора изложены основные принципы этого нового, многообещающего направления фотоэлектроники. Оно базируется на специальном профилировании формы потока падающего излучения относительно направления электрического поля. Теоретически показана возможность новых, аномальных фотоэлектрических эффектов в полу-проводниках. Они названы самоусилением падающего излучения, самогашением его и самоинверсией знака скорости фотогенерации (возникновение отрицательной фотопроводимости). Приведены конкретные примеры для всех трех типов профилей. Результаты анализа фундаментально изменяют современные представления о возможных фотоэлектрических эффектах в полупроводниках. Эти результаты открывают возможность создания нового поколения фотодетекторов слабого оптического и коротковолнового излучений.
Работа посвящена разработке методики пирометрической регистрации температуры нагретых полупрозрачных материалов и рассмотрению результатов исследования тепловых полей кварцевой и сапфировой оболочек различных газоразрядных источников излучения. Показано влияние на температурное состояние оболочки конструктивных параметров лампы, удельной мощности разряда, теплопроводности плазмообразующей среды, свойств материала колбы, условий эксплуатации, пространственного расположения источника излучения.
Экспериментально исследованы распространение и структура импульсного микро-плазменного разряда (длительность разряда 100 мкс, амплитуда электрического тока в разряде 200 А), инициируемого на поверхности титанового образца, покрытого тонкой диэлектрической пленкой толщиной около 10 нм, широкоапертурным потоком плазмы c плотность плазмы 21013 см-3 и длительностью импульса 25 мкс. Обнаружено, что свечение микроплазменного разряда визуально в макромасштабе имеет разветвленную структуру типа дендрита, которая в микромасштабе состоит из большого количества ярко светящихся «точечных» образований – локализованных на поверхности металла катодных пятен. В результате взаимодействия микроплазменного разряда с образцом титана происходит эрозия его поверхности. При этом эрозионная структура визуально «идентична» структуре свечения разряда и состоит из большого количества отдельных микрократеров с характерными размерами от 0,3 до 10 мкм, локализованных на поверхности металла в пределах области площадью 1 см2. Вся совокупность микрократеров в макромасштабе образует разветвленную структуру типа дендрита. Установлено, что микроплазменный разряд распространяется вдоль поверхности титана, по-крытого тонкой диэлектрической пленкой, со средней скоростью 70 м/с. Причём, распространение микроплазменного разряда имеет «прыжковый» характер: плазма «неподвижных» горящих катодных пятен инициирует возбуждение новых катод-ных пятен на расстояниях локализации 3–30 мкм от них.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400