Исследовательская группа разрабатывает самый быстрый нейроморфный, электрический двухслойный транзистор

(Слева) Схематическая диаграмма электрического двойного транзистора, разработанная в этом исследовательском проекте.(Справа) значительно более высокая нейроморфная скорость работы была достигнута с использованием этого транзистора по сравнению с существующими электрическими двойными транзисторами.Кредит: Национальный институт материаловедения

Исследовательская группа, состоящая из Национального института материаловедения (NIMS) и Токийского научного университета, разработала самый быстрый электрический двухслойный транзистор с использованием высокопроводящей керамической тонкой пленки и тонкой бриллиантовой пленки.

Этот транзистор может использоваться для разработки энергоэффективных высокоскоростных устройств AI-AI с широким спектром приложений, включая будущее прогнозирование событий и распознавание/определение шаблона на изображениях (включая распознавание лица), голоса и запахи.Это исследование было опубликовано в 20 июня 2023 года, выпуск материалов Today Advances.

Электрический двухслойный транзистор работает в качестве переключателя с использованием изменений электрического сопротивления, вызванных зарядом и разрядом электрического двойного слоя, образованного на границе раздела между электролитом и полупроводником.Поскольку этот транзистор способен имитировать электрический ответ человеческих мозговых нейронов (то есть, действующих в качестве нейроморфного транзистора), его использование в устройствах ИИ потенциально является перспективным.

Тем не менее, существующие электрические двойные транзисторы медленны в переключении между включенными и выключенными состояниями.Типичное время перехода варьируется от нескольких сотен микросекунд до 10 миллисекунд.Поэтому желательно разработка более быстрых электрических двухслойных транзисторов.

Эта исследовательская группа разработала электрический двухслойный транзистор, положившись на керамику (стабилизированная иттрией пористая тонкая пленка циркония) и тонкие пленки алмаза с высокой степенью точности с использованием пульсированного лазера, образуя электрический двухслойный слой на интерфейсе керамика/алмаза.

Тонкая пленка циркония способна адсорбировать большое количество воды в свои нанопоры и позволяет ионам водорода из воды легко мигрировать через нее, что позволяет быстро заряжать и разряжать электрический двойной слой.Этот электрический эффект двойного слоя позволяет транзистору работать очень быстро.

Команда фактически измерила скорость, с которой транзистор работает, применяя к нему импульсное напряжение и обнаружила, что он работает в 8,5 раза быстрее, чем существующие электрические двойные транзисторы, устанавливая новый мировой рекорд.Команда также подтвердила способность этого транзистора преобразовать входные формы волны в множество различных выходных сигналов с точностью - предпосылку для совместимых транзисторов с нейроморфными устройствами ИИ.

Этот исследовательский проект создал новую технологию тонкой пленки керамики, способную быстро заряжать и разряжать электрический двойной слой по толщине несколько нанометров.Это основное достижение в усилиях по созданию практических, высокоскоростных, энергоэффективных устройств A-A-A-Advist.Эти устройства в сочетании с различными датчиками (например, интеллектуальные часы, камеры наблюдения и аудио -датчики), как ожидается, будут предлагать полезные инструменты в различных отраслях, включая медицину, предотвращение стихийных бедствий, производство и безопасность.

Больше информации: Makoto Takayanagi et al., Сверхбыще, переключающие цельнозернового электрического транзистора с двойным слоем с пористым иттрией, стабилизированным протоновым проводником циркония и применение к нейроморфическим вычислениям, Materiancs Today (2023).Doi: 10.1016/j.mtadv.2023.100393