忆阻器集成应用的研究进展

忆阻器因其独特的电学特性,在阻变存储、人工神经网络和电路中有着良好的应用前景。交叉阵列在二维集成中被广泛采用,三维集成可分为堆叠交叉阵列和垂直交叉阵列。本文对比讨论了两种三维结构,分析了提高集成密度的方法;总结了不同阻变机理、窗函数、电路结构下的忆阻器模型,给出了相应的Ⅰ-Ⅴ曲线;解释了忆阻器的生物突触行为,介绍了忆阻器在人工神经网络和电路上的应用。     

忆阻器材料的研究进展

忆阻器(RRAM)是一种新兴的非挥发性存储器,具有简单的器件结构、较快的操作速度和相对较小的功耗。简述了忆阻器的基本原理以及该领域材料方面的最新研究进展,其中重点介绍了HP忆阻器模型;综述了基于不同薄膜材料制备的忆阻器的特性,如有机材料、固态电解液材料、多元金属氧化物、二元金属氧化物等;阐述了忆阻器的重要意义及面临的巨大挑战,提出了未来该领域需要加强研究的若干问题。     

基于忆阻器的随机神经网络的稳定性

与传统的神经网络相比,基于忆阻器的神经网络能够更好地反映突触的强度可变的这一特性,从而更好地模拟人脑的神经系统。在 Filippov 解的框架下,通过构造恰当的 Lyapunov 泛函,利用 It$\hat{\rm o}$ 微分公式、微分包含和集值映射理论,研究了一类基于忆阻器的随机神经网络的动力学行为,获得了确保该系统均方指数稳定的充分判别条件。最后,通过给出两个数值仿真的例子验证了结论的有效性。     

氧化物双介质层忆阻器的设计及应用

忆阻器可以在单一器件上实现存储和计算功能,成为打破冯·诺依曼瓶颈的核心电子元器件之一。它凭借独特的易失性/非易失性电阻特性,可以很好地模拟大脑活动中的突触/神经元的功能。此外,基于金属氧化物的忆阻器与传统的互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容,受到了广泛关注。近年来,研究提出了多种基于单介质层结构的金属氧化物忆阻器,但仍然存在高低阻态不稳定、开关电压波动大和循环耐久性差等问题。在此基础上,研究人员通过在金属氧化物忆阻器中引入双介质层成功优化了忆阻器的性能。本文首先详细介绍了氧化物双介质层忆阻器的优势,阐述了氧化物双介质层忆阻器的阻变机理和设计思路,并进一步介绍了氧化物双介质层忆阻器在神经形态计算中的应用。本文将为设计更高性能的氧化物双介质层忆阻器起到一定的启示作用。     

石墨烯衍生材料在忆阻器中的应用

基于目前石墨烯在忆阻器中应用的最新研究进展,从石墨烯类忆阻器的基本结构出发,评述了石墨、氧化石墨烯、石墨烯在忆阻器中的应用方式,分析了石墨烯类阻变材料的阻变特性、阻变机理及界面势垒调节和电荷陷阱充放电两种模型,最后介绍了目前石墨烯衍生忆阻装置亟待解决的问题和发展方向。     

基于ZnO忆阻器的神经突触仿生电子器件

本文采用ZnO忆阻器模拟了生物神经突触的记忆和学习功能。ZnO突触器件表现出典型的随时间指数衰减的突触后兴奋电流(EPSC),以及EPSC的双脉冲增强行为。在此基础上,实现了学习-遗忘-再学习的经验式学习行为,以及四种不同种类的电脉冲时刻依赖可塑性学习规则。ZnO突触器件实现了超低能耗操作,单次突触行为能耗最低为1.6pJ,表明其可以用来构筑未来的人工神经网络硬件系统,最终开发出与人脑结构类似的认知型计算机以及类人机器人。     

基于忆阻器的无源低通滤波电路研究

对非线性杂质漂移忆阻器模型进行了仿真,将具有自动记忆功能和连续输出特点的忆阻器,与常见的无源滤波电路相结合,利用电路分析的常规方法,对其受电压频率和初始条件影响的复杂特性进行了详细的理论演绎分析和数值仿真研究,利用计算机仿真实现了基于忆阻器的无源滤波电路。     

美国研制出纳米级忆阻器芯片

美国密歇根大学科学家开发出一种由纳米级忆阻器构成的芯片，该芯片能存储1千比特的信息。发表在《纳米通讯》上的此项研究成果将有可能改变半导体产业，使成功研制出更小、更快、更低廉的芯片或电脑成为可能。虽然1千比特的信息量并不算大，但研究人员仍认为这是一大飞跃，这将使该技术更易于扩展，以存储更多的数据。     

溶液法制备全碳忆阻器

采用溶液法制备出石墨烯/氧化石墨烯/石墨烯(G/GO/G)全碳忆阻器,并且探究了Ar气氛环境下退火温度对石墨烯电极的影响。研究结果表明,退火处理可以在一定程度上改善石墨烯电极的电学性能。利用优化后的石墨烯电极构筑的G/GO/G全碳忆阻器具有一次写多次读的忆阻特性。     

面向类脑计算的氧化物忆阻器

类脑神经形态计算通过电子或光子器件集成来模拟人脑结构和功能。人工突触是类脑系统中数量最多的计算单元。忆阻器可模拟突触功能,并具有优异的尺寸缩放性和低能耗,是实现人工突触的理想元器件。利用欧姆定律和基尔霍夫定律,忆阻器交叉阵列可执行并行的原位乘累加运算,从而大幅提升类脑系统处理模拟信号的速度。氧化物制备容易,和CMOS工艺兼容性强,是使用最广泛的忆阻器材料。本文梳理了氧化物忆阻器的研究进展,分别讨论了电控、光电混合调控和全光控忆阻器,主要聚焦阻变机理、器件结构和性能。电控忆阻器工作一般会产生微结构变化和焦耳热,将严重影响器件稳定性,改进器件结构和材料成分可有效改善器件性能。利用光信号调控忆阻器电导,不仅能降低能耗,而且可避免产生微结构变化和焦耳热,从而有望解决稳定性难题。此外,光控忆阻器能直接感受光刺激,单器件即可实现感/存/算功能,可用于研发新型视觉传感器。因此,全光控忆阻器的实现为忆阻器的研究和应用打开了一扇新窗口。     

忆阻器与神经元突触联系的分析

忆阻器作为"丢失的原件"被华裔科学家蔡少棠提出,是连接磁通和电荷的电学器件。忆阻器的可操控性和记忆功能,类似神经元细胞的性能。应用忆阻器代替现有晶体管的开关功能,是解决信号的通断智能控制的最理想办法,进而实现神经形态计算系统的智能控制。     

忆阻器应用于人工神经网络的前景与展望

忆阻器理论的建立为电子电路设计带来了新的发展空间,将对于人工神经网络的研究进程起到巨大的推动作用。本文介绍了忆阻器的主要特性和优势,以及展望了忆阻器在人工神经网络权值存储上的发展前景。     

忆阻器在神经突触仿生中的应用研究进展

随着对计算机性能要求的不断提高,人们一直在寻找能像人脑一样具有学习记忆功能的新型计算机。自从2008年惠普实验室发现忆阻器以后,发展具有人脑水平的智能计算机成为可能。众所周知,突触是大脑神经网络的基本单元,突触可塑性是学习和记忆的生物学基础。因此,为了实现具有学习和记忆功能的智能计算机,利用忆阻器模拟突触可塑性至关重要。综述了忆阻器在模拟突触的增强、抑制、短时程可塑性和长时程可塑性方面的研究现状,并对其研究前景进行了展望。     

美科学家研制出纳米级忆阻器芯片

据报道,美国密歇根大学的科学家开发出一种由纳米级忆阻器构成的芯片,该芯片能存储1千比特的信息。此项研究成果将使成功研制出更小、更快、更低廉的芯片或电     

忆阻器的一种简易模型及其分析

忆阻器是继电阻、电容和电感之后进入主流电子领域后的第四种无源电路元件。在1971年,由华裔科学家蔡教授首先发现并阐述理论基础,到后来科学家的辛苦研究,使忆阻器的理论逐步清晰．技术逐渐成熟,忆阻器的产品离我们的生活越来越近。虽然目前相关产品很少,但是通过研究忆阻器的性能和知识,我们会再开发出更多更好的电子产品,未来的电子产品会因为忆阻器的出现而改写历史,制造出功能,巨大体积很小．具有记忆、快速、大规模集成的新一代电子产品。     

拱桥阻滑板的原理及应用

拱桥作为一种最常用的桥梁型式,存在着拱脚水平推力较大的缺点,阻滑板体系能够克服此缺点。本文推导了阻滑板的水平抗推刚度,并结合一工程实例分析了影响阻滑板抗推刚度的因素,最后,提出了施工中应注意的事项。     

基于忆阻器交叉阵列的变步长sign-sign LMS算法硬件实现

基于忆阻器交叉阵列结构,提出变步长的sign-sign LMS自适应滤波器算法及其一种相应的硬件实现电路。在该电路中,一方面继承原定步长sign-sign LMS忆阻器交叉阵列电路[1]的诸多优点,另一方面经过仿真发现该变步长sign-sign LMS在保持高精度的前提下,能够实现快速的收敛。     

一步掩膜法制备ZnO纳米线忆阻器

本文基于单根ZnO纳米线(NW),采用一步掩膜的方法制备了Au/ZnO NW/Au忆阻器。器件表现出无极性忆阻行为,开关比可达10~5以上。低阻态具有半导体导电特性,推测忆阻行为可能来源于ZnO NW表面氧空位形成的不连续导电丝的通断。一步掩膜法工艺简单,制备过程对器件污染少,因此是制备纳米线器件的有效方法。     

ZnO全光控忆阻器及其类突触行为

本研究基于ZnO制备了一种全光控忆阻器,短波光照射可增大器件电导,长波光则可降低电导,并且电导态可以长时间保持.因此,通过改变施加光信号的波长,可实现忆阻器电导的可逆调控.基于以上特性,该器件可以模拟突触基本功能,包括长程增强与长程抑制、光功率密度依赖可塑性、频率依赖可塑性以及学习-遗忘-再学习的经验学习行为.与电相比...