Пятикратное снижение сопротивления достигнуто в новом атомно-слоистом материале
С помощью технологии импульсного лазерного осаждения (PLD) учёным удалось создать высококачественную тонкослойную кристаллическую плёнку из Sr3Cr2O7−δ. Данная структура относится к перовскитному типу из-за сходства с одноимённым минералом. После термической обработки на воздухе исследователи зафиксировали снижение удельного сопротивления в пять раз. Данный показатель более чем в сто раз ниже значения для аналогичного неслойного материала SrCrO3, который имеет трёхмерную, а не слоистую структуру.
Команда изучила кристаллическую структуру и выявила большое количество кислородных вакансий — участков, которые в норме должны быть заняты атомами кислорода. В процессе нагрева и отжига кислород проникал в плёнку, что приводило к изменению структуры. Одновременно менялась степень окисления атомов хрома. Ключевой момент: структурные изменения в многослойной плёнке отличались от изменений в её трёхмерном аналоге. Синергия между структурной модификацией и изменением степени окисления хрома создала условия, при которых электроны проводимости стали проходить через материал значительно легче.
Изготовление печатных плат и компонентной базы для энергоэффективных устройств следующего поколения — одна из ключевых областей применения разработанного материала. В частности, речь идёт о мемристорах в системах искусственного интеллекта. Эти элементы кодируют «память» о предыдущих состояниях, подобно синапсам в мозге.
Что даёт этот результат? Резкое изменение удельного сопротивления при окислении — одно из ключевых требований к материалам для мемристоров. Разработанная плёнка демонстрирует пятикратное снижение сопротивления, что более чем в сто раз ниже показателей аналогичных неслойных материалов. Сочетание окисления и слоистой атомной структуры представляет собой новый принцип проектирования. Согласно заявлению учёных, данный подход может быть применён для создания целого ряда других плёнок. Команда надеется, что их метод вдохновит другие научные коллективы на новые направления исследований. Следствием станет создание материалов для мемристоров, а также энергоэффективных передовых чипов — необходимой основы для производства электронных блоков для будущих вычислительных архитектур.
По материалам: https://russianelectronics.ru