激光辐射对供体-受体型聚合物忆阻器性能的影响

利用异靛蓝、丙烯二氧噻吩、噻吩单元组成的供体-受体类型半导体聚合物IPDT构建了有机电子器件Al/IPDT/ITO,该器件具有明显的忆阻特性,开/关电压为8 V/-7.5 V,高低电阻比达到了10~2以上。研究了不同波长激光的照射对器件忆阻性能的影响,结果表明:波长为632 nm、功率为3 mW的激光对忆阻性能的影响显著;照射60 s后,器件电流的走向发生了反转,开/关电压降低到-2.2 V/1.3 V,高低电阻比提高到10~4,电流降低了一个量级,且电流-电压曲线的涨落减小,有效降低了器件的功耗;稳定性循环测试次数由未经激光照射时的2000提高到3500,提高了数据读取的准确性和稳定性。     

基于双曲函数的通用型荷控忆阻器电路等效模型分析

目前,忆阻器模拟器的研究主要集中在磁控忆阻器,对荷控忆阻器模拟器的研究不多,双曲函数型的荷控忆阻器模拟器也很少涉及。因此,该文提出一种基于双曲函数的通用型荷控忆阻器模拟器。模拟器通过电压-电流的相互转换电路,实现电路中电压和电流信号之间的相互转换,再通过电路中对应的电路模块对产生的信号进行计算,最终得到通用型双曲荷控忆阻器模型。模拟器能够实现双曲正弦、双曲余弦以及双曲正切函数对应的荷控忆阻器模型。通用型双曲函数荷控忆阻器模拟器对应的等效电路,主要由运算放大器、电阻、电容、三极管等基本元件组成。分析模拟器在不同幅值以及不同频率的输入信号下的伏安特性曲线,得出荷控忆阻器模拟器符合记忆元件的基本特性。该文提出的通用型双曲函数荷控忆阻器模型,对忆阻器模型的发展具有一定的参考意义。     

基于异靛蓝的供体-受体型共聚物忆阻器的构建及性能

由于供体-受体型聚合物具有较强的诱捕和释放电荷的能力,在忆阻器的研究方面具有很大的潜力。利用异靛蓝、丙烯二氧噻吩和噻吩合成了低带隙的供体-受体半导体聚合物(IPDT)(异靛蓝/噻吩/丙烯二氧噻吩的摩尔比率为x/1/1-x),构建了有机电子器件Al/IPDT/ITO,发现器件具有较稳定的忆阻特性。x=0.5时器件的开、关电压分别为8和-7.5 V,高低电阻比达到102,室温下的忍耐力循环测量超过2 000次。x=0.25时器件的开、关电压分别减小为2.2/-1.6 V,最大电流下降了5个量级。x=0.2时器件的开、关电压分别为1.9和-1.1 V,高低电阻比提高到103,最大电流仍为纳安量级。结果表明供体单元的占比越高,器件的开关电压越低,且较低的电流更有利于降低功耗。发现器件的忆阻特性是由聚合物材料内部电子通道的形成与断裂引起的。     

忆阻器堆叠交叉阵列漏电流问题研究进展

忆阻器是一种新型的非易失性存储器,具有结构简单、功耗低、集成密度高、类突触性质等特点。忆阻器主要以交叉阵列的形式作为人工突触,被用于构造人工神经网络,然而,忆阻器的交叉阵列面临着潜在的通路漏电流问题,这阻碍了忆阻器的进一步应用。文章简要分析了忆阻器堆叠交叉阵列产生漏电流的原因,主要介绍了二极管-忆阻器、选通器-忆阻器、晶体管-忆阻器等多种抑制漏电流的方案,总结并展望了超大规模集成忆阻器的应用前景。     

基于忆阻的全功能巴甫洛夫联想记忆电路的设计、实现与分析

联想记忆是一种描述生物学习和遗忘过程的重要机制,对构建神经形态计算系统和模拟类脑功能有重要的意义,设计并实现联想记忆电路成为人工神经网络领域内的研究热点。巴甫洛夫条件反射实验作为联想记忆的经典案例之一,其硬件电路的实现方案仍然存在电路设计复杂、功能不完善以及过程描述不清晰等问题。基于此,该文融合经典的条件反射理论和纳米科学技术,提出一种基于忆阻的全功能巴甫洛夫联想记忆电路。首先,基于水热合成法和磁控溅射法制备了Ag/TiO_x nanobelt/Ti结构的忆阻器,通过电化学工作站、四探针测试台和透射电子显微镜联合完成相应的性能测试;接着,利用测试得到的电化学数据,构建了Ag/TiO_x nanobelt/Ti忆阻器的数学模型和SPICE电路模型,并通过客观评价验证模型的精确度;进一步,基于提出的Ag/TiO_x nanobelt/Ti忆阻器模型,设计了一种全功能巴甫洛夫联想记忆电路,通过电路描述和功能分析,论述了该电路能够正确模拟巴甫洛夫实验中2类学习过程和3类遗忘过程;最后,通过一系列计算机仿真和分析,验证了所提方案的正确性和有效性。     

新型忆阻器混沌电路及其在图像加密中的应用

忆阻器是一种拥有记忆功能的电阻,目前忆阻器的研究热点及难点在于新模型的建立以及相关方面的应用。该文提出一种基于双曲正弦函数的新型磁控忆阻器模型,通过分析电压和电流的相轨迹关系,发现其具有典型的忆阻器电压-电流特性曲线。利用新建的忆阻器模型构造新型忆阻混沌系统,通过数值仿真绘出新系统的相轨迹图、分岔图、Lyapunov 指数谱等,分析了不同参数时系统的混沌演化过程。另外,基于电路仿真软件Multisim研制了实验仿真电路, 该电路结构简单、易于实际制作,且仿真实验与理论分析结论十分吻合,证实了提出的忆阻混沌系统电路在物理上是可以实现的。最后,利用新系统混沌序列对图像进行加密,重点分析了加密直方图、相邻像素相关性以及抗攻击能力与密钥敏感性,结果表明新系统对图像密钥及明文都非常敏感,密钥空间较大,新提出的忆阻混沌系统应用于图像加密具有较高的安全性能。     

LDMOS-SCR ESD器件漂移区长度对器件性能的影响

采用软件仿真一系列的横向扩散金属氧化物半导体(Laterally diffused metal oxide semiconductor,LDMOS)可控硅(Silicon controlled rectifier,SCR)静电放电(Electrostatic discharge,ESD)保护器件,获取工作状态的I-V曲线。结果表明,随着漂移区间距缩小,单位面积的失效电流增大,器件的ESD保护水平提高,但器件的维持电压减小,器件的鲁棒性降低。仿真提取关键点的少数载流子浓度、电流密度、电压强度等电学特性,根据采样结果和理论分析,内部载流子输运能力增强,但导通电阻无明显变化是该现象的内在原因。采用0.5μm 5V/18V CDMOS(Complementary and double-diffusion MOS,互补型MOS和双扩散型MOS集成)工艺流片并测试器件,测试结果证实了仿真结论。为了提高器件的失效电流且不降低维持电压,利用忆阻器无源变阻的特性,提出了一种新型的LDMOS-SCR ESD保护器件(M-ESD器件),理论分析表明,该器件内部忆阻器与寄生晶体管组成的系统能够有效地协同工作,在不增大芯片面积和不降低维持电压的情况下,使器件的失效电流增加,提高器件保护水平。     

基于忆阻器结构的Ge基光控晶体管制备及其光电性能研究

设计并制备了一种基于忆阻器结构且具有可编程特性的Ge基光控晶体管,它由两个结构为Ni/Ge/GeO_x/Al₂O₃∶HfO₂/Pd的忆阻器背对背组成,共用阻变层GeO_x/Al₂O₃∶HfO₂、衬底Ge和底电极Ni,阻变层的设计是实现光控晶体管功能的关键。两个顶电极Pd作为光控晶体管源漏极,中间区域作为栅极接受外加光源的栅控。探究了Ge基忆阻器光电响应特性,并实现光控晶体管基于光源栅控的输出与转移特性。进一步地,探究了器件的物理机制并验证设计的科学性和可行性。该光控晶体管具有非易失性与标准CMOS工艺兼容性等优势,能有效简化器件制备工艺、降低制造成本,可为下一代光电芯片研发提供参考。     

无源电子元件忆阻器的建模和参数分析

在边界迁移模型的基础上,用分离变量法推导出了忆阻器电流电压特性的解析公式,建立了一个可用于对忆阻器进行电路仿真的SPICE模型,对忆阻器中各个参数的影响进行了分析与比较。结果发现:减小角频率、增加开关电阻比或增加平均迁移率可以提高忆阻器在同一电流值下相应的电阻差值。     

电力系统用高电压快速恢复二极管坚固性优化北大核心

高压快恢复二极管芯片过渡区是反向恢复坚固性的薄弱点,一旦失效将影响电力装置稳定运行。提出了一种高阻型过渡区优化结构,通过建立三种模拟模型,研究了过渡区宽度和掺杂浓度对快恢复二极管反向恢复性能的影响。采用高阻型过渡区结构的快恢复二极管反向恢复安全工作区仿真极限值提高到电压为2900 V、电流为630 A、电流变化率为1600 A/μs。基于该设计制备的3300 V/1500 A FRD器件可通过电压为3200 V、电流为3000 A、电流变化率为8648 A/μs条件下的反向恢复测试,显著提高了FRD器件的反向恢复坚固性。     

基于互补式忆阻器的多路复用器设计与实现

针对现有忆阻器逻辑设计方法所需忆阻器数量较大和操作步骤较多的问题,提出一种基于互补式忆阻器(complementary resistive switches,CRS)的灵活配置同行忆阻器的逻辑设计方法.通过对施加于CRS的高电压设置电压约束,更快速地实现布尔逻辑,并利用该方法实现了四种基本逻辑门,分别是与逻辑(AND)...     

稀土元素La、Ce、Gd在忆阻器中的应用研究进展

忆阻器是最有潜力的新型非易失性存储器之一,用于忆阻器的电极和介质层的材料被工业界和学术界广泛研究。稀土元素在忆阻器中可以作为介质层材料和掺杂元素,具有广阔的应用前景。首先简述了忆阻器的基本结构、工作原理和电阻转变机制,接着以镧(La)、铈(Ce)、钆(Gd)三种在忆阻器中应用最广泛的稀土元素为例,对稀土元素在忆阻器领域中的应用优势进行了简单阐述,重点介绍了国内外研究中对于稀土元素的氧化物、稀土掺杂忆阻器、其他元素掺杂稀土元素忆阻器、钙钛矿锰氧化物等方面的应用,总结了稀土元素在忆阻器中的应用研究进展。最后对稀土元素忆阻器目前面临的问题和对应的解决方法进行了讨论,并总结展望稀土忆阻器未来的发展方向和应用前景。     

忆阻-电容等效忆感器的有源回转实现及其特性仿真

忆阻器的出现给电子信息技术的进一步发展带来新的契机。忆感器作为新型模拟记忆器件的另一种类型,其实体器件尚待研发。基于模拟记忆器件特性的分析,利用电压模和电流模电路分别进行电抗性质的变换,实现对电容和忆阻回转的忆感器有源等效。MATLAB的系统级仿真结果表明:等效忆感器具有电流-磁通量之间的自收缩滞回特性,这与理论概念上的忆感特性相吻合,为忆感器在电子学中产生新功能的实验研究提供了功能模拟实体。     

一种新型忆阻状态逻辑MIN-NOT

忆阻器作为第四种基本电路元件，在实现数字逻辑方面有着广阔的前景。输入和输出都是忆阻器阻值的忆阻状态逻辑被认为是实现存内运算的一种重要手段。提出了一种依靠少数和非(MIN-NOT)逻辑的新型忆阻状态逻辑，其所有逻辑操作可以在忆阻阵列中完成，并通过在忆阻阵列中使用晶体管开关，MIN-NOT逻辑可以高效地实现并行运算，使用列和行的非运算可以在两个循环中完成数据在忆阻阵列中的复制操作。还提出了一种在忆阻阵列中实现全加器运算的方法，使用7个忆阻器在5个步骤内完成全加运算，并通过LTspice进行仿真验证。对比数据显示，相比于使用忆阻状态逻辑搭建的全加器，本设计在面积和延迟上均有较大改善，验证了MIN-NOT逻辑的高效性。     

氧空位含量对铝基薄膜忆阻器的影响及稳定性研究

忆阻器因其电荷随流经电流变化的特性被认为是重要仿生器件之一.制备性能可控稳定的忆阻器是很有意义的.氧空位含量是影响材料阻变特性的关键因素之一,它对器件运行参数的影响至关重要.本文通过射频磁控溅射和高温退火的方法制备不同氧空位含量的铝基薄膜忆阻器.氧空位含量增加表明铝基薄膜内含有更多的游离Al原子,使流经器件电流增高.经...     

ZnO/p-Si异质结构的电学输运特性

采用等离子体浸没离子注入沉积方法,在p型Si衬底上制备了具有整流特性的、非故意掺杂的以及掺氮的ZnO/p-Si异质结.非故意掺杂的ZnO薄膜为n型(电子浓度为1019cm-3数量级),掺氮的ZnO薄膜为高阻(电阻率为105Ω·cm数量级).非故意掺杂的ZnO/p-Si异质结在正向偏压下,当偏压大于0.4V,电流遵循欧姆定律.然而对于掺氮的ZnO/p-Si样品,当偏压小于1.0V时,电流表现为欧姆特性,当偏压大于2.5V时,电流密度与电压的平方成正比的关系.分别用Anderson模型和空间电荷限制电流模型对非故意掺杂和掺氮的ZnO/p-Si异质结二极管的电流输运特性进行了解释.     

基于忆阻器的异或逻辑单元的两步操作实现

针对基于忆阻器构建的高效逻辑单元,利用忆阻器的特性,为异或逻辑提出了一种两步操作的实现方法。第一步,将异或逻辑操作使用的忆阻器数目减少为4个;第二步,改进电路结构,将操作步骤降低为两步。结果表明,采用该高效实现方法后,异或逻辑单元的逻辑计算延迟和逻辑资源占用量均得到改善。逻辑资源占用数目减少了33.3%,操作步骤数目降低了70.4%,极大地提高了忆阻器的计算效率。     

Ag/p-GaN欧姆接触的图形化及表面处理工艺研究

研究了Ag/p-GaN欧姆接触的工艺,得到较为优化的工艺方法并应用于器件制备。分别采用直接剥离Ag、氧等离子体去底胶后剥离Ag和湿法腐蚀Ag三种工艺制备Ag图形,对比了三种工艺样品的粘附性及接触电性,发现直接剥离Ag工艺存在Ag脱落问题,去底胶后剥离Ag工艺无法形成欧姆接触,而腐蚀后退火的样品则可以实现较好的粘附和较佳电性；通过XPS分析了不同工艺对接触特性影响的机理。进一步,对比优化了Ag蒸发前表面化学处理工艺,结果表明酸性溶液处理或碱性溶液处理可以有效降低欧姆接触电阻率,酸性溶液处理略优。优化后的欧姆接触工艺可应用于可见光及深紫外LED器件制备,器件电学性能如下:在40A/cm²电流密度下,蓝色发光二极管电压为2.95V,紫外发光二极管电压为6.01V。     

基于异构忆阻器的1T2M多值存储交叉阵列设计

忆阻器作为一种新型电子元件,具有尺寸小、读写速度快、非易失性和易于与CMOS电路兼容等特性,是实现非易失性存储器最具发展前景的技术之一。但是已有的多值存储交叉阵列存在电路结构复杂、漏电流和存储密度低等问题,影响了多值存储交叉阵列的实用性。该文提出一种基于异构忆阻器的多值存储交叉阵列,其中存储单元由1个MOS管和两个具有不同阈值电压和R_on阻值的异构忆阻器构成(1T2M),可实现单个电压信号完成4值读写的操作,减少电流通路的同时简化了电路结构。通过PSpice进行仿真验证,表明所提出的1T2M多值存储器交叉阵列与已有工作相比,电路结构更简单,读写速度更快,并较好地克服了漏电流问题。     

基于0.13μm工艺的8Mb相变存储器

采用0.13 μm工艺,4层金属布线,在标准CMOS技术的基础上增加3张掩膜制备了一款8 Mb相变存储器.1.2V的低压NMOS管作为单元选通器,单元大小为50 F2.外围电路采用3.3V工作电压的CMOS电路.Set和Reset操作电流分别为0.4 mA和2 mA.读出操作的电流为10 μA,芯片疲劳特性次数超过了1...