Polimer yarı iletken malzemelerin ve memristörlerin araştırılmasında yeni ilerleme kaydedildi ve büyük bilgi depolama talebine katkıda bulundu.
Mobil akıllı terminaller, Nesnelerin İnterneti ve bulut bilişim gibi yeni bilgi teknolojilerinin yaygınlaşmasıyla, insanların birden çok kanaldan ve farklı perspektiflerden elde edilen muazzam miktarda bilgiyi depolama talebi artmaya devam ediyor. Ultra yüksek yoğunluklu ve ultra büyük kapasiteli veri depolama teknolojisinin gelişimi bilgi haline geldi Endüstriyel kalkınmanın anahtarı. Bununla birlikte, mikroelektronik cihazların boyutunu küçültme sürecinde, mevcut ana akım silikon tabanlı kayan geçitli bellek teknolojisi, erişim hızı, güvenilirlik ve entegrasyon teknolojisi açısından bir dizi teorik sınır ve teknik darboğazla karşı karşıya kalacaktır. Büyük veri çağında artan depolama yoğunluğunun gereksinimlerini karşılamaya devam etmek (Şekil 1). Öte yandan, mevcut yarı iletken üretim teknolojisinin sınırlamaları nedeniyle, modern bilgisayar sistemleri, bilgi işlem performansı ile hesaplama maliyeti arasında optimum bir denge sağlamak için genellikle hiyerarşik depolamayı ve ayrı bellek işlemcilerini kullanır. Bununla birlikte, farklı depolama düzeyleri arasında veri aktarımı genellikle önemli gecikmelere ve önemli enerji tüketimine neden olur; büyük veri analizi, büyük görüntü işleme ve diğer yapay zeka alanları gibi uygulamalarla karşılaşıldığında, bilgi miktarı büyüktür ve depodadır. Adresini tahmin etmek zordur ve bilgisayarın veri elde etmek için çok fazla işlem döngüsü tüketmesi gerekir, bu da hesaplama gücünün büyük ölçüde kısıtlanmasına neden olur. Bu nedenle, mikroelektronik cihazların karşılaştığı Moore Yasası sınırı ve von Neumann darboğazı sorunlarını çözmek için yeni elektronik malzemeler ve yeni temel bilgi teknolojisi geliştirmek acildir.
Memristor, dirençli yapıya (elektrot / ortam / elektrot) ve boyuta (ohm) sahip yeni bir nanoelektronik cihaz türüdür (Şekil 2). Memristöre uygulanan voltaj belirli bir değeri aştığında, cihazın direnci iki durumlu, çok durumlu veya hatta sürekli tersine çevrilebilir değişikliklere uğrayabilir, böylece tek değerli veya hatta çok değerli bilgi depolaması gerçekleştirilebilir. Daha da önemlisi, yeniden yapılandırılabilir uçucu olmayan aritmetik ve mantık işlemlerini gerçekleştirmek ve tek bir cihazda bilgi depolama ve işlemin entegrasyonunu sağlamak için memristörlerin kullanımının, bilgisayarların gerçek çalışma hızının uzun süredir devam eden sınırlamasını aşması beklenmektedir. Neumann darboğazı, bilgisayar mimarisini basitleştirmek ve hesaplama performansını artırmak için büyük önem taşıyor. Geleneksel inorganik yarı iletken malzemelerle karşılaştırıldığında, organik polimerler mükemmel mekanik esnekliğe ve sünekliğe sahiptir ve baskı ve mürekkep püskürtmeli baskı gibi çözüm işleme yöntemleriyle düşük maliyetli entegrasyon sağlayabilir. Kenar hesaplama için esnek yongalarda benzersizdirler. Avantajlar. Özellikle, organik polimerlerin elektriksel özellikleri, zengin kimyasal yapı tasarımı ve sentezi yoluyla etkili bir şekilde kontrol edilebilir, böylece moleküler düzeyde mikroelektronik cihazların talep üzerine özelleştirilmesi gerçekleştirilebilir.
Yakın zamanda, Şanghay Jiaotong Üniversitesi Kimya ve Kimya Mühendisliği Okulu'ndan araştırmacı Liu Gang, Doğu Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden Profesör Chen Yu, Ningbo Malzeme Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi'nden Araştırmacı Li Runwei ve Shanxi Normal Üniversitesi'nden Profesör Xu Xiaohong ile işbirliği yaptı. İki aktif zincir ölçüm grubu ferrosen ve trifenilamin redoks içeren yeni bir polifloren türevi PFTPA-Fc malzemesi ve esnek bir memristör prototip cihazı hazırlamak için katı hal üçlü redoks hatırlama davranışının kullanımı (Şekil 3). Elektriksel performans testleri, cihazın düşük voltaj altında 8 durumlu / 3 değerli depolama özellikleri ve sürekli simüle edilmiş hatırlayıcı davranış sergilediğini ve yüksek voltaj altında iki özellik arasında serbestçe geçiş yapabildiğini; yerinde floresans spektroskopisi ve iki boyutlu görüntüleme yaparken Test, PFTPA-Fc'nin yüksek ve düşük voltajlardaki hatırlayıcı davranışının sırasıyla trifenilamin ve ferrosen gruplarının tersine çevrilebilir katı hal elektrokimyasal oksidasyon-indirgeme reaksiyonundan geldiğini doğruladı. Cihazın simüle edilmiş hatırlayıcı davranışı, yalnızca dört ondalık aritmetik işlemi gerçekleştirmekle kalmaz, aynı zamanda çok değerli bilgi depolama ve işleme işlevlerinin tek bir polimer memristörde entegrasyonunu gerçekleştirmek için temel ikili Boole mantık işlemlerini de tamamlayabilir, ki bu yüksek bir gelişme Yüksek performanslı, düşük güç tüketimli depolama-bilgi işlem entegre cihazları ve çipleri, yeni bir malzeme sistemi ve teorik temel sağlar.
Araştırma sonuçları yakın zamanda Nature Communications'da (NCOMMS-18-25620C) "Redox Geçitli Polimer Memristive Processing-Memory Unit" başlığı altında yayınlandı. İlgili çalışma, Ulusal Anahtar Araştırma ve Geliştirme Programı Stratejik İleri Elektronik Malzemeler Özel Projesi (2017YFB0405604), Çin Mükemmel Gençlik Bilim Fonu Projesi Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (61722407), Genel Proje (6164153) ve Ana Nano Laboratuvarı Açık Projesi ve Çin Bilimler Akademisi Uygulaması (18CS01) ödüllerine layık görülmüştür. ) Finansal destek. (Yazar: Liu Gang Kaynak: Kimya Bölümü, Shanghai Jiao Tong Üniversitesi)
