A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Nanoszerkezetek Mihály György BME Fizika Tanszék Spintronika spin polarizált elektron traszport Andrejev-spektroszkópia Magnetooptikai spektroszkópia mágneses vékonyrétegek komplex mágneses rendszerek Grafén struktúrák litografált grafén áramkörök szupra-ferro korrelációk Félvezető nanopálcikák kvatum pöttyök Cooper-párok felhasítása Molekuláris elektronika atomi méretű pont-kontaktusok memrisztor Bordács Sándor Csonka Szabolcs Csontos Miklós Geresdi Attila Halbritter András Kézsmárki István Makk Péter Műegyetem - Kutatóegyetem Nanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány TÁMOP /B-09/1/KMR

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november V 2 mA MEMRISZTOR Feszültség-áram karakterisztika Mihály György Geresdi Attila Halbritter András BME Fizika Tanszék

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Resistor Capacitor Inductor IQ V Ф Memristor Leon O. Chua, IEEE Trans. Circuit Theory 18, 507 (1971) A hiányzó áramköri elem

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Feszültség (V) Áram (mA) Feszültség (V) „The missing memristor found” D.B. Strukov, G.S. Snider, D.R. Stewart, S.R. Williams, Nature 453, 80 (2008) Pt TiO x Pt „Analóg” memória Vezető csatornák kialakulása és lebomlása – rezisztív kapcsoló

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Pt TiO x Pt Feszültség (V) D.B. Strukov, G.S. Snider, D.R. Stewart, S.R. Williams, Nature 453, 80 (2008) 50 nm Áram (mA) Rezisztív RAM (RRAM) „Crossbar” technológia

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. „Biological-scale intelligent machines” DARPA SyNAPSE Program , USD Célkitűzés: 10 6 memórialem/cm kapcsolat/cm mW/cm 2 Emberi agy: 10 6 neuron/cm szinapszis/cm 2 2 mW/cm CPU 1000 W CPUEmberi agyRRAM TranzisztorNeuronMemristor 3 terminal 2 szinapszis 2 terminal digitális eltérő erősség analóg kicsi gyors ? Neurális hálózat HP szabadalom

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Neural network - szabadalom

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Kontaktus méret: egyetlen atom 100 nm Ag AgS x W Minta: 80nm Ag réteg, S-kezelt felület Si/SiO 2 hordozó MTA RMKI együttműködés Tanczikó Ferec – MBE Szilágyi Edit – RBS Pont-kontaktus memrisztor A.Geresdi, A.Halbritter, E. Szilágyi, G.Mihály, MRS Conf. San Francisco 2011 Kémiai maratással hegyezett tű (W vagy Pt/Ir)

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Kontaktus méret: egyetlen atom 100 nm Ag AgS x W Minta: 80nm Ag réteg, S-kezelt felület Si/SiO 2 hordozó Pont-kontaktus memrisztor A.Geresdi, A.Halbritter, E. Szilágyi, G.Mihály, MRS Conf. San Francisco 2011 Kémiai maratással hegyezett tű (W vagy Pt/Ir)

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Kontaktus méret: egyetlen atom 100 nm Ag AgS x W Minta: 80nm Ag réteg, S-kezelt felület Si/SiO 2 hordozó A.Geresdi, A.Halbritter, A.Gyenis P.Makk, G.Mihály, Nanoscale 3, 1504 (2011) Pont-kontaktus memrisztor Kémiai maratással hegyezett tű (W vagy Pt/Ir)

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Feszültség–áram karakterisztika Több tízezer karakterisztika analízise: megbízható memrisztor működés érhető el 3 nm-es kontaktussal is A.Geresdi, A.Halbritter, A.Gyenis P.Makk, G.Mihály, Nanoscale 3, 1504 (2011) Pont-kontaktus memrisztor V th+ V th- Ag/AgS x /W

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Feszültség–áram karakterisztika Pont-kontaktus memrisztor Ag/AgS x /W G ON = 5.04 G 0 G OFF = 4.10 G 0 A.Geresdi, A.Halbritter, A.Gyenis P.Makk, G.Mihály, Nanoscale 3, 1504 (2011) Ag atomok migrációja Több tízezer karakterisztika analízise: megbízható memrisztor működés érhető el 3 nm-es kontaktussal is

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Feszültség–áram karakterisztika A.Geresdi, A.Halbritter, A.Gyenis P.Makk, G.Mihály, Nanoscale 3, 1504 (2011) Pont-kontaktus memrisztor Ag/AgS x /W V küszöb Analóg memória elem Több tízezer karakterisztika analízise: megbízható memrisztor működés érhető el 3 nm-es kontaktussal is

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. félvezető memrisztor Shottky-gát A.Geresdi, A.Halbritter, A.Gyenis P.Makk, G.Mihály, Nanoscale 3, 1504 (2011) Félvezető karakterisztika Vastag S réteg: kapcsolás nagy ellenállások között (50 kΩ  10 MΩ)

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Kapcsolási idő A. Nayak et al., J. Phys. Chem. 1, 604 (2011)

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. A.Geresdi, A.Halbritter, E. Szilágyi, G.Mihály, MRS Conf. San Francisco 2011 T= 300KT= 4 K Vékony S réteg: a memrisztor katakterisztika jellege nem változik a szobahőmérséklet és a cseppfolyós hélium hőmérséklete között Fémes vezetés

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Kapcsolási mechanizmus – Andrejev spektrum A.Geresdi, A.Halbritter, G.Mihály, to be published (2011) Landauer formalizmus ballisztikus transzport

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Kapcsolási mechanizmus – Andrejev spektrum A.Geresdi, A.Halbritter, G.Mihály, to be published (2011) Landauer formalizmus

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Kapcsolási mechanizmus – Andrejev spektrum Kapcsolás folyamata: a nagy transzmissziójú nyitott csatornák száma változik A.Geresdi, A.Halbritter, G.Mihály, to be published (2011)

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Kapcsolási idő Lineárisan növekvő amplitúdójú feszültségimpulzusok hatása kapcsolási tartomány

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. Kapcsolási idő OFF ON Minimális impulzusszélesség: ~10ns (instrumentális limit) Szobahőmérsékleten és kriogén körülmények között is A gyors kapcsolás feltétele a fémes vezetés 0.2V küszöbfeszültség + fémes minta (50 Ω) d  5 nm j  4·10 9 A/cm 2

A MAGYAR TUDOMÁNY ÜNNEPE MTA – november 9. V küszöb Ag AgS x W Összefoglalás 80nm Ag réteg, S-kezelt felület Si/SiO 2 hordozó Memrisztor szerkezet kialakítása d=3-100 nm Andrejev-analízis: - ballisztikus transzport - csatornaszám változás analóg memória elem Kapcsolási idő < 10 ns