量子元胞自动机器件和电路的研究进展

量子元胞自动机(QCA)是一种新颖的纳米技术,该技术不再通过电流或电压而是基于场相互作用进行信息的计算和传递。首先,综述了两种量子元胞自动机(EQCA和MQCA)器件的计算原理、基本逻辑门和时钟。指出了QCA元胞构成的不同线结构可在相同层交叉传递信号而不受影响。然后,进一步总结了制备QCA器件和功能阵列或电路的实验方法和材料,得出MQCA器件和分子EQCA器件的发展将使该器件逐步达到实际应用水平的结论。详细讨论了目前QCA器件和电路(尤其是存储单元结构)研究取得的重要进展以及面临的问题。提出了QCA器件未来理论和应用研究中的开放课题和方向。     

磁耦合元胞自动机逻辑器件的形状可重配置结构

磁耦合元胞自动机逻辑器件(即纳磁体逻辑器件)是后CMOS时代的一种极具潜力的新技术,具有无引线集成、极低功耗和天然非易失性等优点.纳磁体逻辑器件由纳米级单畴磁体构成,而磁体的形状是其一个重要的器件特征参数.本文研究了不同特殊形状纳磁体的转换特性,获得了改变特殊形状器件状态的时钟场值.提出了基于不同尺寸特殊形状纳磁体的可重配置择多逻辑门,采用OOMMF软件验证了形状择多逻辑门的输入可重配置性,得到了顺序配置不同输入组合所需的时钟场.该可重配置门结构的提出为磁性可编程逻辑计算电路的实现奠定了重要的理论基础.     

背景电荷对两点量子元胞自动机电路的影响

背景电荷是影响两点量子元胞自动机电路可靠性的一个重要因素。为了量化分析不同区域内背景电荷对两点量子元胞自动机信息正确传输概率的影响,建立了两点量子元胞自动机状态转换的概率模型,求解出目标元胞在背景电荷影响下发生翻转的概率。研究结果表明,以元胞尺寸和间距均取20 nm为例,信号沿水平方向传输时,背景电荷在离目标元胞40 nm范围内将导致元胞错误翻转;信号沿竖直方向传输时,背景电荷在离目标元胞32 nm范围内将导致元胞错误翻转。背景电荷对目标元胞输出状态的影响范围随电路中元胞间距的增大而增大,而与元胞尺寸无关。     

基于单电子晶体管细胞神经网络的实现方法

基于单电子晶体管(SET)的I-V特性和CNN细胞单元的硬件结构原理，给出了三种基于SET的CNN硬件电路具体实现方法：一是基于SET的库仑振荡特性和CMOS数字电路的设计思想方法；二是根据细胞单元的等效结构分块实现方法；三是基于SET阵列的传输特性实现CNN方法，并重点阐述了后两种SET的CNN实现方法，分析了它们的优缺点。     

晶体管非理想因素对跨导线性低通滤波器性能的影响

针对双极型晶体管的非理想因素(寄生发射极电阻RE和基极电阻RB、有限β值及Early效应VA等)对跨导线性低通滤波器性能的影响，分别导出了低通滤波器的截止频率ω^～m品质因数Q^～与积分器误差函数幅值E和相位θ之间的关系式，得到了ω^～m、Q^～与非理想参数RE．RB、有限β和VA值的关系式，给出了电子补偿的方法。SPICE仿真分析验证了理论分析结果。     

一种基于多输入单电子晶体管的比较器电路

基于多输入单电子晶体管(SET)的Ⅰ-Ⅴ特性和CMOS数字电路的设计思想,提出了一种由18个互补型SET和1个双栅极SET构成的1位比较器电路结构.该比较器优点为:利用一个双栅极SET的固有特性,使异或逻辑块得到了简化,减少了晶体管的数目;电压兼容性好,输入和输出高低电平都接近0.02 V和0 V;静态总功耗低(6.42 pW).仿真结果验证了电路的正确性.     

单电子隧道结隧穿特性研究与仿真

基于单电子隧道结电压特征公式[1],借助Matlab拟合其隧穿特性曲线,给出了时不变和时变偏置电流作用下的I-V特性震荡曲线,并就仿真结果进行分析,将该模型应用于单电子盒进行仿真验证,出现了明显的库仑台阶,仿真曲线印证了理论分析结果.利用Matab强大的计算功能进行单电子器件特性仿真对单电子器件的应用研究有重要意义.     

单电子晶体管I-V特性数学建模

基于正统单电子理论，提出了单电子晶体管的I-V特性数学模型。该模型的优点是：它由实际物理参数直接获得；支持双栅极工作，更利于逻辑电路应用。I-V特性和跨导仿真结果证实了它的准确性。