Мегагрант

Мегагранты – программа международного сотрудничества российских вузов и научных организаций с учеными мирового уровня и ведущими зарубежными научно-образовательными центрами в сферах науки, образования и инноваций. Программа стартовала 9 апреля 2010 года с принятием Правительством Российской Федерации постановления №220.

В рамках национального проекта «Наука» Министерством науки и высшего образования Российской Федерации проведен 7-ой конкурс на получение «мегагрантов». Проект «Нейроморфные оптические системы на базе фазоизменяемых материалов» под руководством ведущего ученого Бычкова Евгения Алексеевича получил поддержку Министерства.

Аннотация проекта

Интегральная волоконная оптика рассматривается как основа для создания широкополосных искусственных нейронов, во многом идентичных своим биологическим аналогам. В роли синапса может выступать оптический интерфейс в области перекрестия оптического волокна и оптически активного материала. Подходящим кандидатом в качестве такого материала могут выступать фазоизменяемые халькогенидные стекла (теллуриды и антимониды). Функциональной особенностью таких материалов является высокая оптическая контрастность между кристаллической и аморфной фазами, а также существенное отличие в электрических свойствах. Ключевой же особенностью этих материалов является обратимая воспроизводимость фазового перехода за короткие (субнаносекундные) времена, что в совокупи с высокой стабильностью фазовых состояний (многие годы) способны обеспечить технологически воспроизводимую скорость обработки и записи информации вплоть до 109-1010 бит/с и открыть новые возможности в создании сверхбыстрых вычислительных машин.

Промежуточные результаты проекта

18.06.2020 Состоялась научная конференция «Материалы для нейроморфных систем»

29.04.2020 в дистанционном режиме прошел семинар по нейроморфным системам
Докладчик: Ковешников Сергей Викторович (ИПТМ РАН)
«Исследование и разработка элементной базы для нейроморфных систем на основе энергонезависимой резистивной памяти»

Монтаж лабораторного модуля в 8-м корпусе ИПЛИТ РАН

Моделирование из первых принципов структуры GaS — материала с фазовой памятью

Нагрев с 300 К до 1100К
Сравнение динамики после отжига при температуре 300K и 1100К.
Хорошо видно, что термические колебания при низкой температуре структурируют атомы, а при высокой — наоборот разрывают связи.
Нагрев GaS с 300К до 800K и последующее охлаждение.
Видно, что после высокотемпературного отжига формируется структурированная фаза.

Исследование производительности оборудования для расчетов молекулярной динамики

Показана линейная зависимость времени счета от числа атомов при расчете с использованием классического потенциала. Также найдено необходимое число процессоров для заданного числа атомов материала и приемлемого времени счета.

Найденные зависимости позволяют использовать оптимальное число атомов материала и оценивать необходимость обновления имеющегося оборудования.

Рукопись «Glassy GaS: transparent and unusually rigid thin films for visible to mid-IR memory applications» отправлена в журнал «Physical Chemistry Chemical Physics»

Authors: Andrey Tverjanovich, Maxim Khomenko, Sergei Bereznev, Daniele Fontanari, Anton Sokolov, Takeshi Usuki, Koji Ohara, David Le Coq, Pascal Masselin, and Eugene Bychkov

Тонкие пленки GaS, полученные методом импульсного лазерного осаждения, демонстрируют хорошую прозрачность от видимого до среднего ИК диапазона спектра с оптической запрещенной зоной 𝐸g = 2.34 эВ, высоким показателем преломления 𝑛R = 2.50 в диапазоне 0.8 ≤ λ ≤ 2.5 мкм. и, в отличие от традиционных халькогенидных стекол, отсутствием фото-индуцированных структурных преобразований с порогом повреждения пиковой плотности мощности лазерным излучением выше 1.4 ТВт*см-2 на длине волны 780 нм. Источником превосходного порога разрушения для мощного лазера и УФ-излучения является жесткая тетраэдрическая структура стекловидного GaS, наличие которой подтверждено методами дифракции рентгеновских лучей высоких энергий, спектроскопией комбинационного рассеяния и моделированием из первых принципов. Среднее локальное координационное число, по всей видимости〈𝑚〉 = 3.44, что значительно выше оптимальной связности, 2.4 ≤ 〈𝑚〉 ≤ 2.7, а общий объем микроскопических пустот и полостей составляет 34.4%, то есть ниже, чем для подавляющего большинства бинарных халькогенидных стекол.

Статья «Glassy GaS: transparent and unusually rigid thin films for visible to mid-IR memory applications» была выбрана PCCP HOT ARTICLE и ее можно свободно скачать до 01.02.2021

Результаты второго этапа