Mos2-Mristores de base baseados agora podem alternar entre estados voláteis e não voláteis em baixas tensões, aumentando a memória eficiente em termos de energia e os dispositivos neuromórficos construídos a partir de materiais 2D.
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Em um novo estudo publicado em Nano Cartasos pesquisadores mostraram que o dissulfeto de molibdênio (MOS2), um dicalcogeneto de metallic de transição bidimensional, pode exibir comportamentos de comutação resistentes altamente controlados na nanoescala.
A descoberta pode acelerar o desenvolvimento de tecnologias de computação inspirada no cérebro e memória de próxima geração, permitindo dispositivos compactos e de baixa potência que replicam sinapses biológicas.
Os eletrônicos à base de silício são uma coisa do passado
Os eletrônicos tradicionais à base de silício estão se deparando com limitações fundamentais. Isso é particularmente verdadeiro em relação à eficiência energética e complexidade de escala para sistemas neuromórficos.
Mos2 Oferece uma alternativa com sua estrutura atomicamente em camadas que permite engenharia precisa na nanoescala, apoiando comportamentos de memória voláteis (de curto prazo) e não voláteis (de longo prazo). Essas características são cruciais para imitar a maneira como as sinapses reais armazenam e processam informações.
Para explorar esse potencial, pesquisadores da RWTH Aachen College fabricam MOS lateral2 dispositivos memristivos usando metal-orgânico Deposição de vapor químico Para produzir MOs multicamadas2 Filmes sobre substratos de safira.
Depois de transferir os filmes para o SIO2/Si Wafers, eles usaram litografia e gravação de íons para definir geometrias precisas do dispositivo, atingindo comprimentos de canal de apenas 250 nm.
Uma combinação de contatos de paládio, prata e alumínio completou a estrutura, que foi então analisada através da microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e medições elétricas.
Comportamento de modo duplo para retenção e repetibilidade
Os pesquisadores descobriram que os dispositivos exibiram comutação resistiva livre de formação, o que significa que não exigiam pico inicial de tensão para começar a funcionar e podiam alternar entre estados de resistência alta e baixa em tensões tão baixas quanto 0,16 V.
Essas transições foram conduzidas pela formação controlada e dissolução de filamentos condutores dentro do MOS2 Camadas, provavelmente devido à migração de íons e dinâmica da vaga de enxofre. In situ O mapeamento de imagens TEM e EDXs forneceu informações em escala atômica sobre como esses filamentos se formam e se dissipam em tempo actual.
Crucialmente, a equipe observou que o mesmo dispositivo poderia ser ajustado para operar no modo volátil ou não volátil, ajustando a magnitude e a duração da tensão.
Isso foi inicialmente enquadrado em termos de magnitude e duração da tensão, mas o estudo mostra que a conformidade atual, um parâmetro que limita a corrente máxima durante a operação, é o mecanismo de controle central. Ao ajustar a conformidade atual, os pesquisadores poderiam alternar com segurança entre estados de resistência temporária e permanente.
Esse comportamento de modo duplo abre novas possibilidades para a memória multifuncional e as unidades de processamento, particularmente em inteligência synthetic sistemas que precisam simular funções de memória de curto e longo prazo.
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Além de confirmar o mecanismo elementary de troca, os pesquisadores também demonstraram retenção e repetibilidade confiáveis de memória, mesmo em dispositivos tão ultrafinos. Suas descobertas sugerem que os engenheiros podem ajustar com precisão o desempenho do dispositivo, adaptando a espessura e o perfil de defeitos das camadas MOS2.
À medida que a computação neuromórfica continua avançando, os materiais que preencem o desempenho, a eficiência e a escalabilidade serão essenciais. Mos2 já está se mostrando no laboratório e pode em breve sustentar a próxima geração de sistemas de memória adaptativa e de alta densidade.
Referência do diário
Cruces S., et al. (2025). Coexistência de comutação resistiva volátil e não volátil em memristores laterais à base de MOS2. Nano Cartas, 25, 12455-12462. Doi: 10.1021/acs.nanolett.5c01992.m, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c01992