Благодаря совместной работе российских и китайских исследователей стало возможным приблизить практическое использование перспективного электронного элемента — перовскитного мемристора, который откроет путь к созданию сверхбыстрых миниатюрных процессоров для систем искусственного интеллекта.
Специалисты Университета ИТМО, Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе и Харбинского инженерного университета (КНР) создали первый перовскитный мемристор, способный выдерживать свыше 1,5 тысяч циклов перезаписи и сохранять работоспособность на протяжении нескольких месяцев в обычных условиях, сообщает ТАСС со ссылкой на заявление представителей ИТМО.
Кроме того, данный мемристор демонстрирует рекордно низкое энергопотребление — всего 70–80 нановатт для монокристалла перовскита размером 130–160 нанометров. По словам учёных, это обеспечивает ему исключительную компактность и энергоэффективность.
Данная разработка позволит проектировать более скоростные и экономичные ультракомпактные процессоры для задач ИИ и машинного обучения. Отдельные мемристоры можно легко объединять в масштабируемые схемы (кроссбары) для практического применения.
Работа выполнена при поддержке программы «Приоритет 2030» и гранта Российского научного фонда.
Мемристор представляет собой электронный компонент, который под воздействием определённой температуры переходит из изолирующего состояния в проводящее и сохраняет его, что позволяет использовать его для вычислений и хранения информации.
Мемристоры расходуют меньше энергии по сравнению с традиционными кремниевыми транзисторами. Однако классические металлооксидные мемристоры, например на основе диоксида ниобия или диоксида ванадия, содержат много дорогостоящих редкоземельных элементов и функционируют лишь в узком температурном диапазоне.
Перовскиты рассматриваются как перспективный материал для создания новой микроэлектроники, включая мемристоры, однако до сих пор их нестабильность ограничивала возможности практического использования.
Российским и китайским учёным удалось добиться высокой надёжности и долговечности элемента благодаря применению омических инертных контактов и монокристаллических нанокубов из цезий-бромида свинца в качестве полупроводника. Это один из наиболее химически устойчивых перовскитов на основе галогенида свинца.
Монокристаллическая структура нанокуба обеспечила стабильность электрохимических характеристик элемента от цикла к циклу. Сам монокристалл перовскита размещён между оксидом индия-олова и бор-легированным алмазом. Эти химически инертные электроды также способствуют устойчивости переключения мемристора, пояснили исследователи.
Перовскит относится к титанату кальция и обладает кристаллической структурой. Впервые он был обнаружен в России — на Урале, в середине XIX века, и получил название в честь Льва Перовского, основателя Русского географического общества.
Этот минерал широко применяется при производстве солнечных панелей. В октябре 2025 года издание CNews сообщало, что специалисты Сколковского института науки и технологий вместе с Национальным исследовательским университетом «Высшая школа экономики» разработали перовскитный фотоэлемент, способный трансформировать искусственное освещение в электроэнергию. Срок его службы уже достиг показателей одноразовой батарейки, утилизация которой представляет сложности.
В 2024 году сотрудники Университета ИТМО проинформировали CNews об открытии метода производства синих перовскитных светодиодов с увеличенным сроком эксплуатации для RGB-экранов телевизоров и мобильных устройств.
