Team tager et dybt kig på memristors

I løbet om at bygge en computer, der efterligner den menneskelige hjernes massive beregningskraft, forskere vender sig i stigende grad til memristors, som kan variere deres elektriske modstand baseret på hukommelsen fra tidligere aktivitet. Forskere ved National Institute of Standards and Technology (NIST) har nu afsløret de lang-mystiske indre virkninger af disse halvlederelementer, som kan fungere som kortsigtet hukommelse i nerveceller.

Ligesom en nervecelles evne til at signalere en anden afhænger af, hvor ofte cellerne har kommunikeret i den seneste tid, en memristors modstand afhænger af mængden af ​​strøm, der for nylig flød igennem den. I øvrigt, en memristor bevarer den hukommelse, selv når strømmen er slukket.

Men på trods af den store interesse for memristors, forskere har manglet en detaljeret forståelse af, hvordan disse enheder fungerer, og har endnu ikke udviklet et standardværktøjssæt til at studere dem.

Nu, NIST -forskere har identificeret et sådant værktøjssæt og brugt det til mere dybt at undersøge, hvordan memristors fungerer. Deres fund kan føre til mere effektiv drift af enhederne og foreslå måder at minimere lækage af strøm.

Brian Hoskins fra NIST og University of California, Santa Barbara, sammen med NIST -forskere Nikolai Zhitenev, Andrei Kolmakov, Jabez McClelland og deres kolleger fra University of Marylands NanoCenter i College Park og Institute for Research and Development in Microtechnologies i Bukarest, rapporterede resultaterne i en nylig Naturkommunikation .

For at udforske memristors elektriske funktion, holdet målrettede en tæt fokuseret stråle af elektroner forskellige steder på en titandioxid -memristor. Strålen slog nogle af enhedens elektroner fri, som dannede ultrarøde billeder af disse steder. Strålen fik også fire forskellige strømme til at strømme inden i enheden. Teamet fastslog, at strømningerne er forbundet med de flere grænseflader mellem materialer i memristoren, som består af to metal (ledende) lag adskilt af en isolator.

"Vi ved nøjagtigt, hvor hver af strømme kommer fra, fordi vi kontrollerer placeringen af ​​den stråle, der inducerer disse strømme, "sagde Hoskins.

Ved billeddannelse af enheden, holdet fandt flere mørke pletter - områder med forbedret ledningsevne - som angav steder, hvor der kan sive strøm ud af memristoren under dens normale drift. Disse lækageveje befandt sig uden for memristorens kerne - hvor den skifter mellem de lave og høje modstandsniveauer, der er nyttige i en elektronisk enhed. Fundet tyder på, at reducering af en memristors størrelse kan minimere eller endda fjerne nogle af de uønskede strømveje. Selvom forskere havde mistanke om, at det kunne være tilfældet, de havde manglet eksperimentel vejledning om, hvor meget man skulle reducere enhedens størrelse.

Fordi lækageveje er små, involverer afstande på kun 100 til 300 nanometer, "du kommer sandsynligvis ikke til at se nogle virkelig store forbedringer, før du reducerer memristorens dimensioner på den skala, "Sagde Hoskins.

Til deres overraskelse, teamet fandt også ud af, at den strøm, der korrelerede med memristorens switch i modstand, slet ikke kom fra det aktive switchmateriale, men metallaget over det. Den vigtigste lektion i memristor -undersøgelsen, Hoskins bemærkede, "er, at du ikke bare kan bekymre dig om den resistive switch, selve skiftestedet, du skal bekymre dig om alt omkring det. "Teamets undersøgelse, han tilføjede, "er en måde at generere meget stærkere intuition om, hvad der kan være en god måde at konstruere memristors på."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NIST. Læs den originale historie her.