Инженеры использовали сегнетооэлектрики для создания маломощных компьютерных чипов. Международная группа исследователей под руководством Корейского института передовых технологий (KAIST) обнаружила, что протоны, которые вызывают множественные фазовые переходы в ферроэлектрических (сегнетоэлектрических) материалах, можно использовать для разработки высокопроизводительной и энергоэффективной памяти — нейроморфных чипов.

Устройство представляет собой многослойную пленку селенида индия, нанесенную на гетероструктуру, состоящую из изолирующего листа из оксида алюминия, зажатого между слоем платины внизу и пористым кремнеземом вверху. Платиновый слой служил электродами для приложенного напряжения, а пористый кремнезем действовал как электролит и поставлял протоны в сегнетоэлектрическую пленку.

Меняя приложенное напряжение, исследователи постепенно вводили или удаляли протоны из сегнетоэлектрической пленки. В результате образовалось несколько сегнетоэлектрических фаз с различной степенью протонирования. Этот эффект можно использовать для реализации многоуровневых запоминающих устройств со значительной емкостью памяти.

Изготовив пленку, демонстрирующую гладкую и непрерывную поверхность раздела с кремнеземом, инженеры получили устройство с высокой эффективностью инжекции протонов, работающее при напряжении ниже 0,4 В, что является ключевым фактором для разработки устройств памяти с низким энергопотреблением.

«Сегнетоэлектрики, такие как селенид индия, представляют собой внутренне поляризованные материалы, которые меняют полярность при помещении в электрическое поле, что делает их привлекательными для создания технологий памяти», — говорит Синь Хэ, соавтор исследования.

Такие материалы уже продемонстрировали производительность и скорость чтения и записи, но их емкость до сих пор была ограничена небольшим количеством сегнетоэлектрических фаз.