Aproveitando os efeitos da memória em sistemas nanoestruturados e semicondutores

• Processo: 25/04805-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2028
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Victor Lopez Richard
• Beneficiário: Victor Lopez Richard
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Sensores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Memory Phenomena | Sensors | Transistors | Nanodispositivos

Resumo

Dispositivos com funcionalidades de memória, como memristores, memcapacitores e memindutores, oferecem oportunidades transformadoras para aplicações em computação, sensoriamento e optoeletrônica. Esta proposta visa avançar na compreensão e implementação prática dos efeitos de memória em sistemas nanoestruturados e semicondutores, integrando abordagens experimentais e teóricas. Nossa hipótese central é que as funcionalidades de memória surgem da interação entre as propriedades intrínsecas dos materiais e condições externas, como campos elétricos, excitação óptica e estímulos ambientais. Ao caracterizar sistematicamente esses efeitos, desenvolveremos esquemas universais de classificação das respostas de memória, exploraremos novas arquiteturas de dispositivos e possibilitaremos aplicações inovadoras em computação neuromórfica e optoeletrônica.Os principais objetivos incluem: (i) estabelecer uma estrutura abrangente para a classificação da memória com base em topologias de histerese e dinâmicas de transporte; (ii) projetar e fabricar transistores de efeito de campo com memória e sensores com eletrodos laterais; (iii) investigar o comportamento de circuitos não lineares e redes neuromórficas para computação em reservatório; e (iv) desenvolver funcionalidades optoeletrônicas, como mem-emissores e elementos de memória acionados por luz. O projeto se baseia em nossa ampla experiência e na forte colaboração entre a UFSCar e a Universidade de Würzburg, utilizando técnicas avançadas de fabricação e caracterização, incluindo espectroscopia dielétrica de banda larga, métodos no domínio do tempo e espectroscopias ópticas.Uma inovação central é a exploração de arquiteturas híbridas de transistores que apresentam respostas simultâneas memristivas, memcapacitivas e indutivas aparentes. Essas funcionalidades serão ajustadas para otimizar a computação eficiente em termos energéticos, a comutação em sub-limiar e o reconhecimento de padrões de alto desempenho. Paralelamente, o projeto pioneiro no desenvolvimento de memória optoeletrônica investigará o armazenamento de memória por meio do aprisionamento de carga induzido por fótons e flutuações de polarização, explorando aplicações em computação neuromórfica. Ao integrar paradigmas de memória eletrônica, fotônica e eletroquímica, pretendemos desbloquear novas possibilidades para circuitos e sensores com memória integrada.Os resultados esperados incluem avanços fundamentais na compreensão da emergência de efeitos de memória, demonstrações experimentais de novas arquiteturas de dispositivos e frameworks práticos para sua caracterização e implementação. A pesquisa proposta contribuirá para o avanço da tecnologia de semicondutores, o fortalecimento de aplicações interdisciplinares em inteligência artificial e a ampliação da colaboração científica Brasil-Alemanha. (AU)