::: reklama@pbprog.kz
::: editor@pbprog.kz
::: webmaster@pbprog.kz
Импульс в 7 вольт, поданный на ультратонкую электронную пленку, может вызвать структурные изменения глубоко внутри поддерживающей ее сапфировой подложки
Ученые из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) выяснили, что эффект распространяется на сапфир на десятки микрометров, что в тысячи раз глубже толщины самой пленки. Это открытие ставит под сомнение распространенное в микроэлектронике представление о том, что подложка под тонкой пленкой просто служит пассивной опорой. Вместо этого сапфир может реагировать на работу электронного устройства и влиять на поведение пленки над ним.
В ходе исследования ученые изучили пленки диоксида ванадия (VO2), выращенные на сапфире. При подаче напряжения они могут превращаться из электрического изолятора в проводник.
Диоксид ванадия часто используется в электронных переключателях, беспроводных устройствах, регулируемых оптических системах и «умных» окнах. Этот материал также исследуется на предмет применения в мемристорах — электронных компонентах, способных сохранять данные о предыдущих электрических сигналах.
Это делает их привлекательными для нейроморфных, или нейроподобных, вычислений. В устройстве, которое изучали ученые, подача напряжения вызывала локальный переход из состояния изолятора в состояние проводника. Это приводило к образованию узкой проводящей нити внутри изолирующей пленки.
Устройство также запомнило, когда оно было активировано в прошлый раз. Это позволило ему снова переключиться при более низком напряжении. Чтобы выяснить, что происходило во время этого процесса, команда использовала темнопольную рентгеновскую микроскопию на усовершенствованном источнике фотонов (Advanced Photon Source, APS) в Аргоннской национальной лаборатории. Этот метод позволил изучить структурные изменения в устройстве и глубоко под его поверхностью. Они обнаружили, что проводящая нить расширялась по мере увеличения напряжения. Это также приводило к неравномерному напряжению в сапфире под ней. Деформация распространялась на десятки микрометров вглубь жесткой подложки и была гораздо сильнее, чем можно было бы ожидать только от нагрева.
«Поскольку результат был настолько неожиданным, мы снова и снова тестировали его на разных устройствах, образцах, с разной толщиной пленки и даже на разных подложках, — объяснили исследователи в заявлении для прессы. — Эффект подтвердился».
Ученые считают , что это открытие может стать еще более важным по мере уменьшения размеров электронных компонентов и их более плотной компоновки. Например, активность одного устройства может вызывать механические изменения в общей подложке, которые влияют на соседние устройства.