Ученые из Nokia и химического факультета МГУ впервые получили структуры со свойствами гибкого мемристора из материала на основе слоистого дисульфида молибдена и слоистого дисульфида вольфрама. Результаты их работы опубликованы в журнале NatureMaterials.
Мемристор — это особое устройство с эффектом памяти, способное хранить информацию о приложенном напряжении и протекающем через него токе, изменяя электрическое сопротивление. В одном мемристоре можно хранить информацию не только в двоичной системе, но и более сложным способом, когда запоминается несколько состояний материала в зависимости от приложенного напряжения. Такой способ хранения информации может повысить производительность компьютеров и позволить перейти к так называемым нейроморфным (т.е. напоминающим мышление человека) принципам вычислений. Существование мемристора было предсказано в начале 1970-х годов, а в 2008 году в компании Hewlett-Packard создали прототип твердотельного мемристора на основе диоксида титана. В будущем мемристоры, вероятно, составят конкуренцию обычной полупроводниковой флэш-памяти, заменят чипы оперативной памяти и жесткие диски, благодаря более высокой скорости записи и чтения и меньшему энергопотреблению.
Для печати гибкого мемристора изобретатели использовали лабораторный принтер, в котором — в отличие от обычного принтера — можно менять параметры капли чернил. Частички слоистых дисульфидов молибдена и вольфрама наносили с помощью растворных технологий. На гибкой полимерной подложке они напечатали сначала нижний контакт из серебра, нанесли активное вещество с дисульфидами, затем провели окислительную обработку поверхности, и поверх гетероструктуры напечатали верхний серебряный контакт. На получившийся элемент подавали небольшое напряжение в несколько сотен милливольт и одновременно замеряли плавающее изменение сопротивления. Интервал изменения электрического сопротивления мог достигать шести порядков (от 102 до 108 ом) с возможностью плавного переключения. Такая большая разница сопротивления позволит хранить информацию множества состояний мемристора.
Задача создать гибкие мемристоры возникла с появлением гибкой электроники — элементы которой можно печатать на промышленных струйных принтерах. Пока лишь считанное число научных групп ведут исследования в этом направлении. В частности, это сотрудники из Nokia Labs Skolkovo — Александр Бессонов и Марина Кирикова, а также сотрудник кафедры неорганической химии химического факультета МГУ Дмитрий Петухов, проходивший там стажировку. Они работали совместно с учеными из Nokia Technologies (Кембридж, Великобритания).
«Пока это фундаментальное исследование. До какого-то практического выхода нужно сделать еще очень много, горизонт коммерциализации таких устройств может составлять 5-7 лет», — сказал Дмитрий Петухов в телефонном разговоре порталу Научная Россия.
В последнее время ученые много экспериментируют со слоистыми дисульфидами переходных металлов. Этот перспективный класс материалов не так давно привлек к себе внимание специалистов в области электроники и оптоэлектроники, хотя подобные вещества давно используется в науке и разных отраслях производства. Слоистые дисульфиды молибдена и вольфрама аналогичны графену, они имеют относительно слабые химические связи между слоями, что позволяет их легко расслаивать, получая двумерные кристаллы. В качестве активного материала для мемристоров слоистые дисульфиды мало кто использует, а российской группе удалось создать гетероструктуры с соответствующими оксидами и зафиксировать на их основе эффект памяти с поразительно высокими характеристиками, превосходящими аналогичный параметр для графена на несколько порядков.
