SiO_x基忆阻突触的制备与功能实现
发布时间：2020-12-15 00:20
现代社会科技发展非常迅猛,传统计算机越来越接近性能瓶颈,而神经网络及人工智能越来越受到人们的重视。突触是神经网络的重要组成部分,而忆阻器具有类似于生物突触的结构和功能,是最适合制备仿生突触的器件。本文采用磁控溅射和光刻工艺,制备出了基于SiOx/TiOx双介质薄膜和基于SrTiOx/SiOx双介质薄膜的忆阻器,系统、深入地研究了两类忆阻器件的电阻开关性能,并讨论了器件的导电机制和工作机理。此外,在获得Pt-Ag/SiOx:Ag/TiOx/p++-Si和Pt-Ag/SrTiOx:Ag/SiOx/p++-Si性能优良的“模拟电阻开关”的基础上,还对这两种新型器件的多项忆阻突触功能进行了深入研究。本文取得的主要研究成果如下:（1）Pt-Ag/SiOx/p++-Si忆阻器是一种非易失性电阻开关,经历43次循环后开关比降为1,重复稳定性...
【文章来源】： 袁余涵 电子科技大学
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统计算机结构
电子科技大学硕士学位论文2一系列复杂过程，这是因为在生物神经网络中，数据存储和处理可以同时进行，而且容错性很高，可以处理复杂场景[5-6]。图1-2计算机的储存墙问题人们根据生物神经网络的特点，尝试使用传统计算机去模拟神经形态结构。比如，IBM公司开发的BlueGene/P超级计算机拥有884736个CPU，2009年，人们使用这台超级计算机模拟一只猫的大脑，占用了144TB的内存，实际速度仅为猫脑的1/100[7]。2016年3月，人工智能围棋程序AlphaGo战胜了围棋顶尖选手李世石，但运行AlphaGo的计算机，仅电费就高达每小时8000美元。因此，使用新型电子元器件，在低频、低功耗的条件下，实现神经形态结构，使人工神经网络具备近似生物神经网络的性能，成为研究热点之一。1971年，华裔科学家蔡绍棠发表了一篇文章“忆阻器：下落不明的电路元件”，这篇文章基于物理对称性和逻辑完备性，预测了忆阻器的存在[8]。2008年，惠普实验室StanleyWilliams团队发表文章“寻获下落不明的忆阻器”，基于TiO2薄膜首次获得忆阻器实物[9]。忆阻器具有和生物突触相似的特点，被认为是最适合制备仿生突触的电子器件，为高密度、低功耗人工神经网络的发展提供了技术储备。1.2忆阻器的定义、结构和性能特点1971年，蔡绍棠教授发现，电压u、电流i、电荷q和磁通Φ这四个基本物理量之间的六种动态比值，有五种可以和已知器件的特征值对应，但是Φ和q之间的关系尚无法对应[7]。于是，根据对称性，蔡绍棠教授预言了除了电阻、电容和电感三个基本元器
第一章绪论3件之外的第四个基本元器件，命名为忆阻器（Memristor）[7]。忆阻器特征值M满足：M=dΦ/dq（1-1）根据公式（1-1），容易得出，忆阻值M的单位为欧姆，与电阻单位一致，并且，忆阻值和流经忆阻器的电荷量有关。如图1-3所示，四个电路基本物理量，两两之间的动态比值就全部对应了。图1-3四个电路基本物理量之间的动态比值关系1976年，蔡绍棠教授将忆阻器的定义进行了拓展，提出忆阻系统需要满足的两个公式：x=f(x,u(t),t)（1-2）y=g(x,u(t),t)（1-3）其中，x表示状态变量，u表示输入信号，y表示输出信号，t为时间，f是连续的n维向量函数，g为广义响应[10]。能够满足这两个公式的系统均属于忆阻系统，可以广义地称为忆阻器。如图1-4所示，“三明治”结构是典型的忆阻器件结构，这种结构顶层为上电极，底层为下电极，中间层是忆阻薄膜[11]。图1-4“三明治”忆阻器结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米晶粒Ag-TCNQ络合物薄膜的制备及电双稳特性[J]. 叶钢锋,严学俭,潘钢,张群,章壮健,华中一. 真空科学与技术. 2001(02)
博士论文
[1]WO_x基忆阻器件的构筑及其神经突触仿生研究[D]. 林亚.东北师范大学 2018
[2]新型氧硫族化合物热电材料性能计算及应力应变调控[D]. 邹代峰.湘潭大学 2014
[3]SrTiO3光催化材料光吸收边调控及其光催化产氢性能研究[D]. 于鹤.南京大学 2013
[4]钙钛矿型氧化物半导化掺杂与表面吸附光电特性的理论研究[D]. 贠江妮.西北大学 2010
硕士论文
[1]基于波导结构的光读取忆阻器研究[D]. 陈奕丞.电子科技大学 2019
[2]TSC陶瓷薄膜制备及其光电性能研究[D]. 次会聚.电子科技大学 2019
[3]硅基忆阻薄膜材料激光辐照及其效应研究[D]. 宋宇浩.电子科技大学 2019
[4]TaOx基忆阻器的制备与研究[D]. 刘欢.电子科技大学 2019
[5]Metal/SiO_x忆阻薄膜材料制备及性能研究[D]. 苟?豪.电子科技大学 2018
[6]基于ZnO/ZnS忆阻器神经突触仿生器件研究[D]. 胡令祥.上海大学 2017
本文编号：2917281
【文章来源】： 袁余涵 电子科技大学
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统计算机结构
电子科技大学硕士学位论文2一系列复杂过程，这是因为在生物神经网络中，数据存储和处理可以同时进行，而且容错性很高，可以处理复杂场景[5-6]。图1-2计算机的储存墙问题人们根据生物神经网络的特点，尝试使用传统计算机去模拟神经形态结构。比如，IBM公司开发的BlueGene/P超级计算机拥有884736个CPU，2009年，人们使用这台超级计算机模拟一只猫的大脑，占用了144TB的内存，实际速度仅为猫脑的1/100[7]。2016年3月，人工智能围棋程序AlphaGo战胜了围棋顶尖选手李世石，但运行AlphaGo的计算机，仅电费就高达每小时8000美元。因此，使用新型电子元器件，在低频、低功耗的条件下，实现神经形态结构，使人工神经网络具备近似生物神经网络的性能，成为研究热点之一。1971年，华裔科学家蔡绍棠发表了一篇文章“忆阻器：下落不明的电路元件”，这篇文章基于物理对称性和逻辑完备性，预测了忆阻器的存在[8]。2008年，惠普实验室StanleyWilliams团队发表文章“寻获下落不明的忆阻器”，基于TiO2薄膜首次获得忆阻器实物[9]。忆阻器具有和生物突触相似的特点，被认为是最适合制备仿生突触的电子器件，为高密度、低功耗人工神经网络的发展提供了技术储备。1.2忆阻器的定义、结构和性能特点1971年，蔡绍棠教授发现，电压u、电流i、电荷q和磁通Φ这四个基本物理量之间的六种动态比值，有五种可以和已知器件的特征值对应，但是Φ和q之间的关系尚无法对应[7]。于是，根据对称性，蔡绍棠教授预言了除了电阻、电容和电感三个基本元器
第一章绪论3件之外的第四个基本元器件，命名为忆阻器（Memristor）[7]。忆阻器特征值M满足：M=dΦ/dq（1-1）根据公式（1-1），容易得出，忆阻值M的单位为欧姆，与电阻单位一致，并且，忆阻值和流经忆阻器的电荷量有关。如图1-3所示，四个电路基本物理量，两两之间的动态比值就全部对应了。图1-3四个电路基本物理量之间的动态比值关系1976年，蔡绍棠教授将忆阻器的定义进行了拓展，提出忆阻系统需要满足的两个公式：x=f(x,u(t),t)（1-2）y=g(x,u(t),t)（1-3）其中，x表示状态变量，u表示输入信号，y表示输出信号，t为时间，f是连续的n维向量函数，g为广义响应[10]。能够满足这两个公式的系统均属于忆阻系统，可以广义地称为忆阻器。如图1-4所示，“三明治”结构是典型的忆阻器件结构，这种结构顶层为上电极，底层为下电极，中间层是忆阻薄膜[11]。图1-4“三明治”忆阻器结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米晶粒Ag-TCNQ络合物薄膜的制备及电双稳特性[J]. 叶钢锋,严学俭,潘钢,张群,章壮健,华中一. 真空科学与技术. 2001(02)
博士论文
[1]WO_x基忆阻器件的构筑及其神经突触仿生研究[D]. 林亚.东北师范大学 2018
[2]新型氧硫族化合物热电材料性能计算及应力应变调控[D]. 邹代峰.湘潭大学 2014
[3]SrTiO3光催化材料光吸收边调控及其光催化产氢性能研究[D]. 于鹤.南京大学 2013
[4]钙钛矿型氧化物半导化掺杂与表面吸附光电特性的理论研究[D]. 贠江妮.西北大学 2010
硕士论文
[1]基于波导结构的光读取忆阻器研究[D]. 陈奕丞.电子科技大学 2019
[2]TSC陶瓷薄膜制备及其光电性能研究[D]. 次会聚.电子科技大学 2019
[3]硅基忆阻薄膜材料激光辐照及其效应研究[D]. 宋宇浩.电子科技大学 2019
[4]TaOx基忆阻器的制备与研究[D]. 刘欢.电子科技大学 2019
[5]Metal/SiO_x忆阻薄膜材料制备及性能研究[D]. 苟?豪.电子科技大学 2018
[6]基于ZnO/ZnS忆阻器神经突触仿生器件研究[D]. 胡令祥.上海大学 2017
本文编号：2917281
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