การศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน วัสดุและการใช้งาน NPJ 2D เขาศึกษาปรมาณูหกเหลี่ยม (H-BN) โดยเน้นหน้าต่างหน่วยความจำที่สำคัญของพวกเขาการใช้พลังงานกระแสต่ำและพลังงานต่ำสุด ฟังก์ชั่นเหล่านี้ทำให้พวกเขาเป็นผู้สมัครที่มีแนวโน้มสำหรับการคำนวณพลังงานที่ช่วยประหยัดพลังงาน
สินเชื่อรูปภาพ: Igor Petrushenko/Shutterstock.com
พื้นหลัง
วัสดุสองมิติ (2D) เช่น graphene และ dichalcogends, โลหะในช่วงเปลี่ยนผ่าน, ดึงความสนใจไปที่คุณสมบัติการไฟฟ้าที่เป็นเอกลักษณ์ของพวกเขา, เสนอข้อได้เปรียบในด้านของวัสดุสามมิติ (3D) แบบดั้งเดิม โครงสร้างบาง ๆ ของพวกเขาช่วยให้การออกแบบที่มีกำลังต่ำขนาดกะทัดรัด อย่างไรก็ตามการผลิตวัสดุเหล่านี้มักจะแนะนำข้อเสียที่สามารถลดประสิทธิภาพได้
H-BN มีความโดดเด่นด้วยคุณสมบัติฉนวนที่แข็งแกร่งและความเสถียรทางกลซึ่งทำให้เป็นทางออกที่แท้จริงสำหรับความท้าทายเหล่านี้ การศึกษาครั้งนี้มุ่งเน้นไปที่ memristors ในระดับอะตอมตาม H-BN หรืออะตอมที่ใช้คุณสมบัติเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์ใช้เลเยอร์ที่รองรับโพลีโพรพีลีนคาร์บอเนต (PPC) เมื่อถือ H-BN monovies ช่วยลดข้อบกพร่องและปรับปรุงความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์
ทดสอบ
นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างอะตอม H-BN โดยวาง H-BN monovier ระหว่างอิเล็กโทรดสีเงินสองตัว (AG) สร้างโครงสร้างโลหะโลหะโลหะ (MIM) อุปกรณ์ทำงานโดยการสร้างและทำลายสะพานนำไฟฟ้าบนอินเตอร์เฟสอิเล็กโทรด พื้นที่เชื่อมต่อถูกวัดที่ประมาณ 0.40 × 0.40 μm²โดยเน้นขนาดของมันในระดับนิวเคลียร์
ในการวิเคราะห์อุปกรณ์ซินโดรมใช้กล้องจุลทรรศน์ออปติคัล (OM), กล้องจุลทรรศน์แรงปรมาณู (AFM) และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่งสัญญาณ (TEM) เพื่อศึกษาสัณฐานวิทยาและผลึกของชั้น H-BN พวกเขาระบุว่าความหนาของอาราม H-BN อยู่ที่ประมาณ 0.51 นาโนเมตรซึ่งสอดคล้องกับการคาดการณ์เชิงทฤษฎี
ทีมยังดำเนินการทดสอบแรงดันไฟฟ้า (RVS) และแรงดันชีพจร (PVS) เพื่อประเมินพฤติกรรมของอะตอมและการสลับหน่วยความจำ การทดสอบเหล่านี้ช่วยกำหนดเกณฑ์การสลับ (V_SET และ V_RESET) และสถานะการรักษา การวิเคราะห์ทางสถิติให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความแปรปรวนของพารามิเตอร์การสลับรวมถึงค่าเบี่ยงเบนเฉลี่ยและมาตรฐานสำหรับแรงดันไฟฟ้าและความต้านทาน นักวิทยาศาสตร์ยังตรวจสอบการใช้พลังงานในระหว่างการสลับยืนยันความต้องการพลังงานต่ำของอุปกรณ์
ผลลัพธ์และการอภิปราย
การศึกษาแสดงให้เห็นว่าอะตอม H-BN ของ H-BN บรรลุหน้าต่างหน่วยความจำมากกว่า 4 × 109ใหญ่กว่าอะตอม 2D ก่อนหน้านี้ กระแสที่ผ่านอยู่ประมาณ 0.24 PA และการใช้พลังงานในระหว่างการสลับประมาณ 3 × 10-14 W. ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่า H-BN เป็นวัสดุฉนวนที่มีประสิทธิภาพที่มีลักษณะประสิทธิภาพที่แข็งแกร่ง
อุปกรณ์ยังแสดงให้เห็นถึงความทนทานและรักษารอบการสลับมากกว่า 10,000 รอบเสริมสร้างความน่าเชื่อถือ อินเทอร์เฟซระหว่างเลเยอร์ H-BN และอิเล็กโทรด AG ซึ่งเสริมด้วยชั้นสนับสนุน PPC ได้มีส่วนทำให้การปรับปรุงประสิทธิภาพโดยการลดสารตกค้างของพอลิเมอร์และทำให้มั่นใจได้ว่าการสัมผัสที่ดีขึ้น
นอกเหนือจากตัวชี้วัดประสิทธิภาพการศึกษาตรวจสอบว่าการค้นพบเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการคำนวณ neuromorphic อย่างไรซึ่งต้องใช้อุปกรณ์ที่มีกำลังต่ำที่มีประสิทธิภาพ การรวมกันของคุณสมบัติฉนวน H-BN และลักษณะทางไฟฟ้าของอิเล็กโทรด AG แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ในอนาคต อย่างไรก็ตามมีความท้าทายบางอย่างรวมถึงความแปรปรวนของอุปกรณ์ไปยังอุปกรณ์ซึ่งต้องการการทดสอบเพิ่มเติมเพื่อปรับปรุงความสอดคล้องและความยืดหยุ่น
แอปพลิเคชัน
ในการศึกษานี้เขาเน้นความสำเร็จที่สำคัญของวัสดุ 2D โดยเฉพาะอย่างยิ่งการมุ่งเน้นไปที่อะตอม H-BN ที่มีศักยภาพ หน้าต่างหน่วยความจำขนาดใหญ่ของพวกเขาการใช้พลังงานกระแสต่ำและพลังงานน้อยทำให้พวกเขามีผู้สมัครที่แข็งแกร่งสำหรับการรวมเข้ากับระบบคอมพิวเตอร์ neuromorphic ด้วยความทนทานที่แสดงให้เห็นและการหยุดข้อมูล H-BN จึงเป็นตัวเลือกที่แท้จริงสำหรับแอปพลิเคชันประสิทธิภาพสูง
อย่างไรก็ตามเพื่อแนะนำเทคโนโลยีนี้ให้เข้ากับการใช้งานจริงนักวิทยาศาสตร์จะต้องจัดการกับความแปรปรวนระหว่างอุปกรณ์และปรับปรุงเทคนิคการผลิตเพื่อความสอดคล้องที่ดีขึ้น ในระหว่างการวิจัยการทดสอบเพิ่มเติมของวัสดุ 2D เช่น H-BN จะมีความจำเป็นในการพัฒนาส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์รุ่นต่อไปที่ปรับปรุงประสิทธิภาพการคำนวณและเลียนแบบกระบวนการทางชีวภาพที่ดีขึ้น
การอ้างอิงของวารสาร
sj., และอื่น ๆ (2025) ประสิทธิภาพของหน้าต่างหน่วยความจำขนาดมหึมาและการใช้พลังงานหกเหลี่ยมต่ำของ atomolarstor mono -boron nitrogen วัสดุและการใช้งาน NPJ 2D– สอง: 10.1038/s41699-025-00533-9