18 октября состоится семинар "Органические мемристорные приборы и нейроморфные системы" (докладчик - Ерохин В.В., Курчатовский комплекс НБИКС-технологий)

Читать далее
16.10.2018

2 октября 2018 г., в 14 часов, в конференц-зале НИФТИ ННГУ, состоится семинар "Перспективные полимеры и их применение" (докладчик - д.х.н., проф. Хаширова С.Ю.).

Читать далее
01.10.2018

20 сентября 2018 г. состоится семинар производителя рентгеновских анализаторов PULSTEC INDUSTRIAL на тему "Рентгеновский контроль остаточных напряжений методом cosα"

Читать далее
18.09.2018

Коллектив НИФТИ ННГУ поздравляет Чувильдеева Владимира Николаевича с юбилеем!

Читать далее
04.09.2018

24 августа 2018 г., в 13 часов, в конференц-зале НИФТИ ННГУ состоится семинар Ю.В. Благовещенского, посвященный технологии плазмохимического синтеза нанопорошков.

Читать далее
23.08.2018

Мемристивные системы

Ответственный исполнитель НИР по направлению: Лаборатория физики и технологии тонких пленок

 

Разработка научно-технологических решений по созданию принципиально новой, универсальной энергонезависимой памяти – резистивной памяти, а также нейроимитирующих электронных устройств на основе мемристоров

       Научно-технический задел как в области физики и технологии тонких пленок, так и в области взаимодействия заряженных частиц с твердым телом позволил коллективу лаборатории своевременно начать исследования в новом прорывном направлении, связанном с разработкой запоминающих и нейроимитирующих (нейроморфных) электронных устройств на основе мемристоров – элементов электрических цепей с адаптивным поведением и эффектом памяти (изменением резистивного состояния под действием электрических сигналов). В самой ближайшей перспективе резистивная память на основе мемристивных наноструктур сможет заменить традиционные оперативные и постоянные запоминающие устройства как в обычных вычислительных системах, так и в высоконадежной аппаратуре, работающей в условиях космоса и атомных реакторов. Синаптическое поведение мемристивных структур используется при создании на основе традиционной КМОП-технологии элементной базы принципиально нового поколения вычислительных систем – ассоциативных компьютеров (по сложности, принципу действия и возможностям приближающихся к человеческому мозгу), а также интерфейсов «мозг-компьютер»; с этим направлением связываются передовые решения в области робототехники, искусственного интеллекта, диагностики и лечения заболеваний.

Биполярное резистивное переключение мемристора

Биполярное резистивное переключение между состояниями с высоким сопротивлением (СВС) и состоянием с низким сопротивлением (СНС) тонкопленочной структуры мемристора (слева) и зависимость сопротивления мемристора от длительности воздействующего импульса (спайка), характерная для адаптивного поведения синаптического соединения (справа).

 

       Коллективом лаборатории совместно с другими подразделениями НИФТИ и НОЦ «Физика твердотельных наноструктур» ННГУ, а также с индустриальным партнером, в качестве которого выступает НИИИС им. Ю.Е. Седакова, разработаны научно-технологические решения по формированию методами магнетронного распыления тонкопленочных структур «металл-диэлектрик-металл» и «металл-диэлектрик-полупроводник» на основе оксидных материалов, проявляющих биполярное резистивное переключение, которые положены в основу разработки и изготовления макетов тестовых кристаллов элементов многократно перепрограммируемой энергонезависимой памяти. С применением ионной имплантации впервые выполнено имитационное моделирование и показана высокая стойкость разработанных элементов резистивной памяти к воздействию космических протонов и быстрых нейтронов в широком диапазоне доз вплоть до экстремальных значений. Изучены закономерности и механизмы транспорта заряда, позволившие получить информацию о природе различных резистивных состояний оксидных пленок. Обнаружена чувствительность тонкопленочных структур к составу окружающей атмосферы, которая может быть использована для создания сенсоров. На основе результатов, полученных при исследовании процессов электроформовки и влияния атмосферы на процесс резистивного переключения, предложена модель переключения, основанная на реакции окисления-восстановления филамента под действием приложенного напряжения определенной полярности. В рамках международного сотрудничества с коллективом под руководством Н.А. Соболева (Университет Авейро, Португалия) выполнены работы по детальному изучению с применением импедансной спектроскопии природы резистивных состояний в тонкопленочных мемристивных структурах на основе оксидов кремния и циркония.

       В рамках нового инициативного проекта сотрудниками лаборатории 2.1 и отдела 14 НИФТИ исследуется возможность функционирования разработанных мемристивных структур в макетах искусственных нейронных сетей. Изучается адаптивное (синаптическое) поведение резистивного состояния мемристивных структур с целью их интеграции в электронные устройства, которые могут быть использованы не только для демонстрации функций нейронной сети, но и для преобразования, воспроизведения и контроля электрической активности биологических культур. С этой целью совместно с коллегами из Института биологии и биомедицины ННГУ и Нижегородской государственной медицинской академии впервые будет исследована возможность сопряжения искусственных нейронных сетей на основе мемристоров с электронными устройствами, регистрирующими электрическую активность культуральной сети гиппокампальных нейронов.

       Масштабность поставленной задачи обусловлена ее междисциплинарным характером и необходимостью привлечения опыта и квалификации специалистов в разных областях – физики и технологии тонкопленочных наноструктур, компьютерного моделирования нейронных сетей, математического моделирования и проектирования электронных схем, нейродинамики и нейробиологии.