छोटे सामग्री मतभेद रहे हैं के लिए महत्वपूर्ण कार्यात्मक व्यवहार के memristive उपकरणों — ScienceDaily


दुनिया भर के वैज्ञानिकों रहे हैं अधिकता काम पर memristive उपकरणों के लिए सक्षम हैं, जो बेहद कम शक्ति आपरेशन और इसी तरह व्यवहार करने के लिए मस्तिष्क में न्यूरॉन्स. शोधकर्ताओं से Jülich आकिन रिसर्च एलायंस (JARA) और जर्मन प्रौद्योगिकी समूह Heraeus है अब खोज करने के लिए कैसे व्यवस्थित नियंत्रण कार्यात्मक व्यवहार के इन तत्वों के साथ । छोटी से छोटी अंतर में सामग्री संरचना कर रहे हैं पाया महत्वपूर्ण: अंतर इतना छोटा है कि अब तक विशेषज्ञों में विफल रहा था उन्हें नोटिस करने के लिए. शोधकर्ताओं ने’ डिजाइन दिशाओं में मदद कर सकता है बढ़ाने के लिए विभिन्न प्रकार, दक्षता, चयनात्मकता और विश्वसनीयता के लिए memristive प्रौद्योगिकी आधारित अनुप्रयोगों के लिए, उदाहरण के लिए ऊर्जा कुशल, गैर-वाष्पशील भंडारण उपकरणों या न्यूरो-प्रेरित कंप्यूटर.

Memristors पर विचार कर रहे हैं एक बेहद होनहार वैकल्पिक करने के लिए पारंपरिक nanoelectronic तत्वों में कंप्यूटर चिप्स. की वजह से लाभप्रद कार्यशीलता के साथ, उनके विकास किया जा रहा है बेसब्री से पीछा करके कई कंपनियों और अनुसंधान संस्थानों दुनिया भर में. जापानी निगम परिषद पहले से ही स्थापित पहला प्रोटोटाइप अंतरिक्ष में उपग्रहों को वापस 2017 में. कई अन्य प्रमुख कंपनियों के रूप में इस तरह हेवलेट पैकार्ड, इंटेल, आईबीएम, सैमसंग और काम कर रहे हैं लाने के लिए अभिनव प्रकार के कंप्यूटर और भंडारण उपकरणों के आधार पर memristive तत्वों के बाजार के लिए.

मूलरूप में, memristors कर रहे हैं बस “प्रतिरोधों के साथ स्मृति में”, जो उच्च प्रतिरोध किया जा सकता है बंद करने के लिए कम प्रतिरोध और वापस फिर से. इसका मतलब यह है कि सिद्धांत रूप में उपकरणों के लिए अनुकूली हैं, के लिए इसी तरह की एक synapse में एक जैविक तंत्रिका तंत्र. “Memristive तत्वों पर विचार कर रहे हैं के लिए आदर्श उम्मीदवार न्यूरो-प्रेरित कंप्यूटर पर मॉडलिंग की है, जो मस्तिष्क को आकर्षित कर रहे हैं ब्याज की एक महान सौदा के संबंध में गहरी सीखने और कृत्रिम बुद्धि,” डॉ कहते हैं Ilia Valov के पीटर Grünberg संस्थान (पीजीआई-7) पर Forschungszentrum Jülich.

के नवीनतम अंक में ओपन एक्सेस जर्नल विज्ञान की प्रगति के साथ, वह और उसकी टीम का वर्णन कैसे स्विचिंग और neuromorphic व्यवहार के memristive तत्वों चुनिंदा किया जा सकता है नियंत्रित. उनके निष्कर्षों के अनुसार, सबसे महत्वपूर्ण कारक है की पवित्रता स्विचिंग ऑक्साइड परत. “पर निर्भर करता है कि क्या आप का उपयोग करें कि एक सामग्री है 99.999999 % शुद्ध है, और है कि क्या आप का परिचय एक विदेशी एटम में दस लाख परमाणुओं की शुद्ध सामग्री या एक सौ परमाणुओं के गुणों memristive तत्वों में काफी भिन्न” कहते हैं Valov.

यह प्रभाव अब तक अनदेखी की गई विशेषज्ञों द्वारा. इसे इस्तेमाल किया जा सकता है बहुत ही के लिए विशेष रूप से डिजाइन memristive सिस्टम, के लिए एक समान तरीके डोपिंग अर्धचालक सूचना प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में. “की शुरूआत विदेशी परमाणुओं हमें की अनुमति देता है को नियंत्रित करने के लिए घुलनशीलता और परिवहन के गुण पतली ऑक्साइड परतों बताते हैं,” डॉ ईसाई Neumann की प्रौद्योगिकी समूह Heraeus. वह योगदान दे रहा है अपने सामग्री विशेषज्ञता परियोजना के लिए के बाद से कभी भी प्रारंभिक विचार की कल्पना की थी में 2015.

“हाल के वर्षों में वहाँ की गई उल्लेखनीय प्रगति के विकास और उपयोग के memristive उपकरणों, हालांकि, कि प्रगति है अक्सर हासिल किया गया पर एक विशुद्ध रूप से अनुभवजन्य आधार के अनुसार,” Valov. का उपयोग अंतर्दृष्टि है कि उनकी टीम को फायदा हुआ है, निर्माताओं अब विधिपूर्वक विकसित memristive तत्वों का चयन करने की जरूरत है वे कार्यों. उच्च डोपिंग एकाग्रता, धीमी प्रतिरोध तत्वों के परिवर्तन की संख्या के रूप में आने वाली वोल्टेज दालों बढ़ जाती है और कम हो जाती है, और अधिक स्थिर प्रतिरोध बनी हुई है । “इसका मतलब यह है कि हम मिल गया है एक तरह से डिजाइन करने के लिए प्रकार के कृत्रिम synapses के साथ भिन्न excitability,” बताते हैं Valov.

डिजाइन विनिर्देशन के लिए कृत्रिम synapses

मस्तिष्क की क्षमता जानने के लिए और जानकारी बनाए रखने कर सकते हैं काफी हद तक जिम्मेदार ठहराया जा करने के लिए तथ्य यह है कि न्यूरॉन्स के बीच कनेक्शन को मजबूत कर रहे हैं जब वे अक्सर इस्तेमाल किया जाता है । Memristive उपकरणों, जो वहाँ के विभिन्न प्रकार हैं जैसे विद्युत धातुरूप करने की क्रिया कोशिकाओं (ECMs) या valence परिवर्तन स्मृति कोशिकाओं (VCMs), इसी तरह व्यवहार करते हैं. जब इन घटकों इस्तेमाल कर रहे हैं, चालकता बढ़ जाती है की संख्या के रूप में आने वाली वोल्टेज दालों बढ़ जाती है । परिवर्तन भी किया जा सकता है उलट लागू करने के द्वारा वोल्टेज दालों के विपरीत polarity.

के JARA शोधकर्ताओं उनके व्यवस्थित प्रयोगों पर ECMs, से मिलकर बनता है जो एक तांबे इलेक्ट्रोड, एक प्लैटिनम इलेक्ट्रोड, और एक परत के साथ सिलिकॉन डाइऑक्साइड उन दोनों के बीच. सहयोग के लिए धन्यवाद के साथ Heraeus शोधकर्ताओं, JARA वैज्ञानिकों के लिए उपयोग किया था के विभिन्न प्रकार सिलिकॉन डाइऑक्साइड: एक की एक पवित्रता के साथ 99.999999 % – यह भी कहा जाता है 8N सिलिकॉन डाइऑक्साइड है-और दूसरों से युक्त 100 से 10,000 पीपीएम (प्रति भागों लाख) की विदेशी परमाणुओं. ठीक doped ग्लास का इस्तेमाल किया उनके प्रयोगों में किया गया था विशेष रूप से विकसित की है और द्वारा निर्मित क्वार्ट्ज ग्लास विशेषज्ञ Heraeus Conamic, जो भी के लिए पेटेंट रखती है प्रक्रिया. तांबे और प्रोटॉन के रूप में काम किया मोबाइल डोपिंग एजेंट है, जबकि एल्यूमीनियम गैलियम इस्तेमाल किया गया के रूप में गैर अस्थिर कर रहे हैं ।

रिकॉर्ड समय स्विचन सिद्धांत की पुष्टि करता है

के आधार पर अपने प्रयोगों की श्रृंखला में, शोधकर्ताओं दिखाने के लिए सक्षम थे कि ECMs’ स्विचिंग समय परिवर्तन राशि के रूप में डोपिंग के परमाणुओं में परिवर्तन. अगर स्विचिंग परत से बना है, 8N सिलिकॉन डाइऑक्साइड, के memristive घटक स्विच में केवल 1.4 nanoseconds. तिथि करने के लिए, सबसे तेजी से कभी मापा मूल्य के लिए ECMs के आसपास किया गया था 10 nanoseconds. द्वारा डोपिंग ऑक्साइड परत के घटकों के साथ अप करने के लिए 10,000 पीपीएम के विदेशी परमाणुओं, स्विचिंग समय था, लंबे समय तक की रेंज में मिसे. “हम भी कर सकते हैं सैद्धांतिक रूप से समझाने के लिए हमारे परिणाम है. यह हमें मदद कर रहा है को समझने के लिए भौतिक-रासायनिक प्रक्रियाओं पर nanoscale और इस ज्ञान को लागू करने में अभ्यास” कहते हैं Valov. के आधार पर आम तौर पर लागू सैद्धांतिक विचारों द्वारा समर्थित है, प्रयोगात्मक परिणाम कुछ भी प्रलेखित साहित्य में, वह आश्वस्त है कि डोपिंग/अशुद्धता प्रभाव होता है और नियोजित किया जा सकता है सभी प्रकार में memristive तत्वों.



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