Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2025, выпуск 7 » Статья стр. 1404
<<<>>>
Синапс-резистор на основе перехода полупроводник-металл в диоксиде ванадия
Российский научный фонд, 18-71-10026
Министерство образования и науки Российской Федераци, бюджетныq проект, FWGW-2025-0024
Калмыков Д.А.1, Алиев В.Ш. 1,2, Бортников С.Г. 1
1Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
2Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия
Email: kalmykov@isp.nsc.ru, aliev@isp.nsc.ru, bortnik@isp.nsc.ru
Поступила в редакцию: 26 декабря 2024 г.
В окончательной редакции: 2 февраля 2025 г.
Принята к печати: 9 марта 2025 г.
Выставление онлайн: 16 июня 2025 г.
PDF версия
Разработан и исследован искусственный синапс (синапс-резистор) для нейроморфных схем, принцип работы которого основан на использовании фазового перехода полупроводник-металл в диоксиде ванадия. Тонкие поликристаллические пленки диоксида ванадия были синтезированы методом ионно-лучевого распыления-осаждения. Синапс-резистор был сформирован методом фотолитографии на SiO2 мембране. Линейные размеры синапс-резистора ~ 100 μm. Исследованы электрические характеристики и продемонстрирована возможность управления сопротивлением синапс-резистора электрическими импульсами. Быстродействие синапс-резистора при указанных размерах составляло около 20 μs. Предложена электрическая схема реализации искусственного нейрона МакКаллока-Питтса на основе синапс-резисторов. Конструкция синапс-резистора допускает масштабирование до размеров в несколько микрон, что позволит снизить энергопотребление и увеличит быстродействие более чем в 100 раз. Ключевые слова: диоксид ванадия, фазовый переход полупроводник-металл, искусственный синапс, аналоговые нейронные сети.
  1. А.Н. Горбань, В.Л. Дунин-Барковский, А.Н. Кирдин, Е.М. Миркес, А.Ю. Новоходько, Д.А. Россиев, С.А. Терехов, М.Ю. Сенашова, В.Г. Царегородцев. Нейроинформатика (Наука, Новосибирск, 1998), ISBN 5-02-031410-2
  2. А.Н. Горбань. Мир ПК, 10, 126 (1994)
  3. A.N. Gorban. Neuroinformatics: What are us, where are we going, how to measure our way? The lecture was given at the USA-NIS Neurocomputing opportunities workshop, Washington DC, July 1999. http://arxiv.org/abs/cond-mat/0307346
  4. Л.Г. Комарцова, А.В. Максимов. Нейрокомпьютеры (Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, М., 2004), ISBN 5-7038-2554-7
  5. T. Shibata, T. Ohmi. IEEE Transactions on Electron Devices, 40 (3), 570 (1993). DOI: 10.1109/16.199362
  6. Yang Zhang, Zhongrui Wang, Jiadi Zhu, Yuchao Yang, Mingyi Rao, Wenhao Song, Ye Zhuo, Xumeng Zhang, Menglin Cui, Linlin Shen, Ru Huang, J. Joshua Yang. Appl. Phys. Rev., 7, 011308 (2020). DOI: 10.1063/1.5124027
  7. A. Sebastian, M. Le Gallo, G.W. Burr, S. Kim, M. BrightSky, E. Eleftheriou. J. Appl. Phys., 124 (11), (2018). DOI: 10.1063/1.5042413
  8. M. Rao, H. Tang, J. Wu, W. Song, M. Zhang, W. Yin, Y. Zhuo, F. Kiani, B. Chen, X. Jiang, H. Liu, H.-Yu Chen, R. Midya, F. Ye, H. Jiang, Zh. Wang, M. Wu, M. Hu, H. Wang, Q. Xia, N. Ge, J. Li, J.J. Yang. Nature, 615, 823 (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05759-5
  9. F.J. Morin. Phys. Rev. Lett., 3 (1), 34 (1959)
  10. W. Yi, K.K. Tsang, S.K. Lam, X. Bai, J.A. Crowell, E.A. Flores. Nat. Сommun., 9 (1), 4661 (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-07052-w
  11. T. Driscoll, H.-T. Kim, B.-G. Chae, M. Di Ventra, D. N. Basov. Appl. Phys. Lett., 95, 043503 (2009). DOI: 10.1063/1.3187531
  12. S.H. Bae, S. Lee, H. Koo, L. Lin, B.H. Jo, C. Park, Z.L. Wang. Adv. Mater., 25 (36), 5098 (2013). DOI: 10.1002/adma.201302511
  13. Y. Zhou, Z. Yang, S. Ramanathan. IEEE Electron Dev. Lett., 33 (1), 101 (2012). DOI: 10.1109/LED.2011.2173790
  14. В.Ш. Алиев, С.Г. Бортников. Синаптический резистор (Пат. РФ N 2701705, Дата гос. рег.: 30.09.2019)
  15. V.A. Shvets, V.Sh. Aliev, D.V. Gritsenko, S.S. Shaimeev, E.V. Fedosenko, S.V. Rykhlitski, V.V. Atuchin, V.A. Gritsenko, V.M. Tapilin, H. Wong. J. Non-Crystall. Solids, 354, 3025 (2008). DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2007.12.013
  16. Н.А. Торхов. ФТП, 53 (1), 32 (2019). DOI: 10.21883/FTP.2019.01.46983.8886 [N. A. Torkhov. Semiconductors, 53 (1), 28 (2019). DOI: 10.1134/S1063782619010226]
  17. D.A. Kalmykov, S.G. Bortnikov, V.S. Aliev. In Proceedings of 2023 IEEE 24th International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM), p. 50-53 (2023). DOI: 10.1109/EDM58354.2023.10225019
  18. В.Ш. Алиев, М.А. Демьяненко, Д.Г. Есаев, И.В. Марчишин, В.Н. Овсюк, Б.И. Фомин. УПФ, 1 (4), 471 (2013)
  19. M.K. Sohn, H. Singh, E.M. Kim, G.S. Heo, S.W Choi, D.G. Phyun, D.J. Kang. Appl. Phys. Lett., 120, 173503 (2022). DOI: 10.1063/5.0088979
  20. Р.А. Алиев, В.Н. Андреев, В.А. Климов, В.М. Лебедев, С.Е. Никитин, Е.И. Теруков, Е.Б. Шадрин. ЖТФ, 75 (6), 81 (2005)
  21. L.A.L. de Almeida, G.S. Deep, A.N. Lima, H.F. Neff, R.C.S. Freire. IEEE Transactions on Instrument. Measurement, 50 (4), 1030 (2001). DOI: 10.1109/19.948321
  22. M. Gurvitch, A. Luryi, Polyakov, A. Shabalov. J. Appl. Phys., 106, 104504 (2009). DOI: 10.1063/1.3243286

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme