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우주에서 고에너지 감마선은 반도체의 특성을 변화시켜 작동 방식을 바꾸거나 완전히 사용할 수 없게 만들 수 있습니다. 방사선에 견딜 수 있는 장치를 찾는 것이 중요합니다. 우주비행사의 안전을 지키기 위해 뿐만 아니라 우주선이 지속되도록 보장하기 위해 여러 해 그 임무의. 방사선 노출을 쉽게 측정할 수 있는 장치를 만드는 것도 그만큼 가치가 있습니다. 이제 전 세계에 걸쳐 있는 연구자 그룹이 다음과 같은 유형의 사실을 발견했습니다. 멤리스터전원 공급이 없어도 데이터를 저항으로 저장하는 장치인 는 감마선을 측정할 수 있을 뿐만 아니라 감마선에 노출된 후 스스로 치유할 수 있습니다.
멤리스터는 이전에 방사선 하에서 자가 치유 능력을 입증했다고 말합니다. 시만준탁이 말했다.이 멤리스터를 개발한 팀의 사우샘프턴 대학교 재료 과학 및 공학 교수입니다. 그러나 최근까지 자신이 어떻게 치유되었는지, 또는 장치를 가장 잘 적용하는 방법을 제대로 이해한 사람은 아무도 없었습니다. 최근에는 “a 새로운 우주 경쟁“라고 그는 말합니다. 궤도에 더 많은 위성이 있고 발사대에서 더 많은 심우주 임무가 수행되므로 “모든 사람이 자신의 장치가 방사선에 견딜 수 있도록 만들고 싶어합니다.” Simanjuntak 팀은 2019년부터 다양한 유형의 멤리스터의 특성을 탐구해 왔지만 이제는 감마선 폭발에 노출될 때 장치가 어떻게 변하는지 테스트하고 싶었습니다.
일반적으로 멤리스터는 충분히 높은 전압에 대한 노출에 따라 저항을 설정합니다. 하나의 전압은 저항을 증가시키며, 그 저항은 더 낮은 전압에 노출될 때 해당 수준으로 유지됩니다. 반대 전압은 저항을 감소시켜 장치를 재설정합니다. 전압과 저항 사이의 관계는 이전 전압에 따라 달라지므로 장치에 메모리가 있다고 합니다.
Simanjuntak이 사용하는 산화 하프늄 멤리스터는 재설정할 수 없는 멤리스터의 일종으로 WORM(Write Once, Read Many Times) 장치라고 하며 영구 저장에 적합합니다. 음 또는 양의 전압으로 설정되면 반대 전압으로 인해 장치가 변경되지 않습니다. 이는 여러 층의 재료로 구성됩니다. 첫 번째 전도성 백금, 그 다음 알루미늄 도핑된 하프늄 산화물(절연체), 그 다음 티타늄 층, 그 다음 상단의 전도성 은 층입니다.
이러한 멤리스터에 전압이 가해지면 하프늄 산화물에 은 이온 브리지가 형성되어 전류가 흐르게 하여 전도도 값이 설정됩니다. 다른 멤리스터와 달리 이 장치의 실버 브리지는 안정적이고 제자리에 고정되어 있으므로 일단 장치를 설정하면 일반적으로 휴지 상태로 되돌릴 수 없습니다.
즉, 방사선이 포함되지 않는 한. 연구진이 발견한 첫 번째 발견은 감마 방사선 하에서 장치가 재설정 가능한 스위치 역할을 한다는 것입니다. 그들은 감마선이 하프늄과 산소 원자 사이의 결합을 깨뜨려 멤리스터 상단에 산화티타늄 층이 형성되고 하단에 산화백금 층이 형성된다고 믿습니다. 티타늄 산화물 층은 은 이온이 교차할 수 있는 추가 장벽을 생성하여 새로운 전압에 의해 끊어지고 재설정될 수 있는 더 약한 브리지가 형성됩니다.
감마선에 의해 생성된 추가 백금 산화물 층은 들어오는 전자에 대한 장벽 역할도 합니다. 이는 멤리스터를 설정하려면 더 높은 전압이 필요하다는 것을 의미합니다. 연구진은 이 지식을 활용해 멤리스터를 설정하는 데 필요한 전압을 확인하여 방사선량을 측정하는 간단한 회로를 만들 수 있었습니다. 전압이 높을수록 장치에 더 많은 방사선이 발생했음을 의미합니다.
일반 상태에서 멤리스터는 안정적인 전도성 브리지를 형성합니다. 방사선을 받으면 더 두꺼운 산화티타늄 층이 더 느리게 형성되고 더 약한 전도성 브리지를 생성합니다.OM Kumar 외./IEEE 전자 장치 편지
그러나 이러한 하프늄 산화물 멤리스터의 진정한 경이로움은 다량의 방사선 조사 후에 자가 치유 능력이 있다는 것입니다. 연구자들은 인간의 치사량보다 500배 더 많은 5메가래드의 방사선으로 멤리스터를 치료했습니다. 감마 방사선이 제거되면 티타늄 산화물과 백금 산화물 층이 점차 소멸되고 산소 원자가 다시 하프늄 산화물을 형성하게 됩니다. 30일 후에도 방사선에 노출된 장치를 형성하는 데 여전히 정상보다 높은 전압이 필요한 대신, 손대지 않은 장치와 동일한 전압이 필요했습니다.
“그들이 하는 일은 매우 흥미롭습니다.”라고 말합니다. 파벨 보리소프멤리스터를 사용하는 방법을 연구하는 영국 러프버러 대학의 연구원입니다. 인간 뇌의 시냅스를 모방하다. 그의 팀은 산화규소 기반 멤리스터를 사용하여 유사한 실험을 수행했으며 방사선이 장치의 동작을 변화시키는 것을 발견했습니다. 그러나 Borisov의 실험에서 멤리스터는 방사선 후에 치유되지 않았습니다.
멤리스터는 간단하고 가벼우며 전력이 낮아 이미 우주 응용 분야에 사용하기에 이상적입니다. 앞으로 Simanjuntak은 멤리스터를 사용하여 우주의 위성이 탑재된 계산을 수행할 수 있게 하는 방사선 방지 메모리 장치를 개발하기를 희망합니다. “멤리스터를 데이터 저장용으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 사용할 수도 있습니다. 계산을 위해,”라고 그는 말합니다. “그래서 모든 것을 더 단순하게 만들고 비용도 줄일 수 있습니다.”
이것 연구 다음 호에 게재되도록 승인되었습니다. 전자 장치 문자.
