Поздравляем студентов и аспирантов с успешным выступлением на XXVI Нижегородской сессии молодых ученых!

Читать далее
02.06.2021

Семинар Яковлевой Е.А. (ЦНИИ КМ Прометей) по материалам кандидатской диссертации (18.05.2021 г.)

Читать далее
17.05.2021

Опубликованы результаты исследований уникального полупроводника, выполненные коллективом НИФТИ ННГУ совместно с зарубежными партнерами

Читать далее
07.04.2021

Поздравляем победителей конкурса РНФ!

Читать далее
31.03.2021

Название проекта: «Исследование и разработка мемристивных наноматериалов и электронных устройств на их основе для квантовых и нейроморфных вычислений»

Уникальный идентификатор проекта: RFMEFI58717X0042

Руководитель: Михайлов А.Н.

 

Сведения о ходе выполнения проекта № 14.587.21.0042 на этапе № 1

 

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 03.10.2017 г. № 14.587.21.0042 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным
направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 1 в период с 03.10.2017 по 29.12.2017 гг. выполнялись следующие
работы:

По п. 1.1 ПГ: Заключено уточненное Соглашение о сотрудничестве в рамках
проекта.

По п. 1.2 ПГ: Выполнен аналитический обзор современной научно-технической,
нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую
проблему, исследуемую в рамках исследований.

По п. 1.3 ПГ: Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р
15.011-96.

По п. 1.4 ПГ: Разработаны различные варианты научно-технологических решений
по созданию с применением метода магнетронного распыления мемристивных
наноструктур на основе металлов, нитридов и оксидов с эффектом изменения
валентности.

По п. 1.5 ПГ: Разработаны научно-технологические решения по созданию
магнитных гранулированных и органических мемристивных наноструктур.

По п. 1.6 ПГ: Разработана технологическая документация, отражающая
разработанные научно-технологические решения по изготовлению лабораторных
образцов мемристивных наноструктур.

По п. 1.7 ПГ: Изготовлены с применением метода магнетронного распыления
лабораторные образцы мемристивных наноструктур на основе металлов, нитридов и
оксидов с эффектом изменения валентности.

По п. 1.8 ПГ: Изготовлены лабораторные образцы магнитных гранулированных и
органических мемристивных наноструктур.

По п. 1.9 ПГ: Проведены предварительные эксперименты по изучению
электрофизических свойств мемристивных наноструктур, выявлению эффектов
размерного квантования и спин-зависимого транспорта в режиме резистивного
переключения.

По п. 1.10 ПГ: Проведен теоретический расчет характеристик ионного и электронного транспорта в мемристивных наноструктурах с учетом квантовых и статистических явлений при резистивном переключении на основе эффекта изменения валентности.

По п. 1.11 ПГ: Разработаны программы и методики экспериментальных
исследований лабораторных образцов мемристивных наноструктур.

По п. 1.12 ПГ: Осаждены диэлектрические пленки и электрохимические
мемристивные наноструктуры методами газофазного и атомно-слоевого осаждения.

По п. 1.13 ПГ: Проведено теоретическое исследование и моделирование
транспортных явлений в электрохимических мемристивных наноструктурах.

По п. 1.14 ПГ: Проведено экспериментальное исследование электрофизических свойств, структуры и состава электрохимических мемристивных наноструктур, изготовленных с применением методов газофазного и атомно-слоевого осаждения.

При этом были получены следующие результаты:

На основе проведенного анализа научно-технической литературы, патентного поиска предложены различные варианты научно-технологических решений по созданию мемристивных наноструктур на основе комбинаций электродов (Au, Zr,
Ta, W, TiN), тонких пленок нитридов (SiNx) и оксидов (ZrO2(Y), HfO2(Y), TaOx, SiOx) с эффектом изменения валентности, магнитных металл-оксидных наногранулированных композитов на основе нанослоев оксидов (LiNbO3 или Al2O3), сплава CoFeB и электродов Cu или Cr/Cu/Cr, а также органических
мемристивных наноструктур на основе полимеров (полианилин – ПАНИ и
полиэтиленоксид). Разработанные научно-технологические решения отражены в
комплекте технологической документации, включающем схемы технологических
процессов и технологические инструкции в соответствии с ГОСТ 3.1105-84,
экспериментально реализованы путем изготовления лабораторных образцов
мемристивных наноструктур в количестве 32 шт. Предварительные эксперименты (в том числе с привлечением уникального оборудования Центра коллективного
пользования – Научно-образовательного центра «Физика твердотельных
наноструктур» ННГУ и ЦКП-УНУ «Курчатовский источник синхротронного излучения (КИСИ)») позволили установить параметры ионного и электронного транспорта, необходимые для теоретического расчета, опробовать методики измерения структуры и состава, режимы электроформовки и резистивного переключения для отдельных комбинаций материалов в составе мемристивных наноструктур, в том числе с учетом эффектов размерного квантования и спин-зависимого транспорта (для магнитных наноструктур). Теоретический расчет характеристик ионного и электронного транспорта позволил оценить условия электроформовки и резистивного переключения в неоднородном электрическом поле, возможность учета локального разогрева и переноса тепла с использованием метода статистических испытаний (Монте-Карло) при моделировании ионного, электронного и фононного транспорта. Разработанные программы и методики экспериментальных исследований лабораторных образцов мемристивных наноструктур включают экспериментальные исследования электрофизических свойств, устойчивости / деградации параметров резистивного переключения в зависимости от числа циклов переключения, проверку состава и геометрических параметров слоев в мемристивной наноструктуре, а также магнитотранспортных свойств с использованием исследований эффекта Холла и магнетосопротивления (для магнитных наноструктур).

За счет средств Иностранного партнера (ИП) – Института нанонаук и нанотехнологий Национального Центра Научных исследований «Демокрит» – в полном соответствии с уточненным Соглашением о сотрудничестве в рамках проекта от 10 октября 2017 г. проведено осаждение диэлектрических пленок (Si3N4, SiO2, HfOx) и электрохимических мемристивных наноструктур на их основе (с медным верхним электродом) методами газофазного и атомно-слоевого осаждения. Проведено теоретическое исследование и моделирование транспортных явлений в электрохимических мемристивных наноструктурах (путем решения уравнений диффузии и дрейфа ионов с учетом термических эффектов).
Выполнено экспериментальное исследование электрофизических свойств, структуры и состава электрохимических мемристивных наноструктур (с применением вторичной ионной масс-спектрометрии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии), изготовленных с применением методов газофазного и атомно-слоевого осаждения.

На всех стадиях данного проекта (моделирование, изготовление и исследование мемристивных наноструктур и устройств на их основе) реализуется эффективное взаимодействие с ИП, в качестве которого выступает Национальный Центр Научных исследований «Демокрит» – ведущий научно-исследовательский центр Греции. Работы ИП обеспечивают разработку альтернативных принципов, дополнительных технологических и теоретических подходов к формированию и моделированию мемристивных наноструктур (в том числе в наномасштабе). Результаты этих работ могут быть использованы российской стороной и существенно снижают научно-технические риски недостижения заданных параметров мемристивных устройств в ходе проекта.

По результатам проекта совместно с ИП опубликованы две статьи в журналах Microelectronic Engineering и  IOP Journal of Physics, одна статья направлена для публикации в журнал Advances in Condensed Matter Physics.
Все журналы индексируются в базах WoS и Scopus.

Исполнители проекта со стороны ННГУ и организации-соисполнителя (НИЦ «Курчатовский институт») участвовали в 4 мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных результатов исследований: InternationalConferenceonComputerSimulationinPhysicsandbeyond – Москва, XV Курчатовская междисциплинарная молодежная научная школа – Москва (совместно с соисполнителем), XIX Всероссийская молодежная конференция по физике
полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике –
Санкт-Петербург (в соавторстве с ИП), организационное совещание по проекту
MEM-Q – Афины (на базе ИП).

Зарегистрирована в ФИПС программа для ЭВМ «Программа расчета ионного и электронного токов, а также фононной кинетики в процессе электроформинга в мемристивных структурах на основе стабилизированного диоксида циркония (MemResearch)» по результатам компьютерного расчета характеристик
ионного и электронного транспорта в мемристивных наноструктурах.

Новизна выбранных способов решения поставленных задач состоит в выборе
оригинальных комбинаций материалов в мемристивных наноструктурах, новых
теоретических подходов и алгоритмов, новых технологических решений по созданию мемристивных наноструктур, который при этом увязан с необходимостью адаптации этих решений в конкретные электронные схемы нейроморфных систем и эмуляторы квантовых алгоритмов, предложенных впервые членами международного консорциума.

Полученные результаты полностью соответствуют требованиям технического задания и обеспечивают успешное решение задач, поставленных на следующих этапах проекта. Научно-технический уровень полученных результатов – высокий, соответствует лучшим мировым достижениям и способствует созданию конкурентоспособной продукции.

 

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению в отчетный период исполненными надлежащим образом.