氧化物神经形态晶体管及其逻辑电路应用

发布时间：2023-04-08 00:53

　　在大脑神经活动中,突触活动扮演了重要的角色。单个突触活动能耗极小,这使大脑在信息处理和存储方面非常高效。而传统冯·诺依曼架构中心运行时往往需要较为复杂的算法,能耗超高。因而,设计神经形态系统对高效信息处理而言具有重要意义。已有报道提出互补金属-氧化物-半导体神经形态电路,但电路能耗远高于生物突触能耗。因此,研制具有超低能耗的固态神经形态器件并实现生物突触功能模拟,对实现高效的神经形态平台具有潜在意义。双电层晶体管是一类以电解质作为栅介质的场效应晶体管。栅极电压作用下,电解质中的离子迁移,晶体管工作模式得到调控,为获得低压晶体管并实现突触器件的低功耗提供了可能。本论文以氧化物薄膜晶体管为研究对象,一方面制备了具有多栅结构的晶体管,实现了多逻辑功能应用;另一方面制备了具有底栅结构的晶体管,实现了晶体管的超低功耗。概括如下:(1)固态电解质薄膜的制备及其电学性能探究。通过溶液法,分别制备PVA电解质薄膜与PVA/GO杂化电解质薄膜,对薄膜进行了电学性能等表征测试。当偏压扫描范围为-1.5 V⁺1.5 V时,PVA薄膜漏电流低于¹0 nA,PVA/G...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 双电层晶体管
        1.2.1 双电层晶体管的简述
        1.2.2 双电层晶体管的工作机制
        1.2.3 双电层晶体管栅介质材料
    1.3 生物突触及神经形态器件
        1.3.1 神经元及突触行为概述
        1.3.2 神经形态计算概述
        1.3.3 神经形态器件简介
    1.4 选题依据
    1.5 本研究主要内容及章节安排
第二章 氧化物神经形态晶体管的制备与表征
    2.1 引言
    2.2 实验材料及设备
    2.3 基于PVA固态电解质的底栅氧化物神经形态晶体管
        2.3.1 PVA固态电解质薄膜的制备
        2.3.2 PVA固态电解质薄膜的表征
        2.3.3 基于PVA固态电解质的氧化物神经形态晶体管性能
        2.3.4 沟道厚度对氧化物神经形态晶体管电学性能的调控
        2.3.5 基于PVA固态电解质的氧化物神经形态晶体管可降解性
    2.4 基于PVA/GO杂化电解质的共平面栅氧化物神经形态晶体管
        2.4.1 PVA/GO杂化固态电解质薄膜的制备
        2.4.2 PVA/GO杂化固态电解质薄膜的表征
        2.4.3 基于PVA/GO杂化电解质的氧化物神经元晶体管性能
    2.5 本章小结
第三章 共平面栅ITO薄膜晶体管逻辑电路应用
    3.1 引言
    3.2 定值电阻对共平面栅反相器性能的影响
    3.3 共平面栅ITO薄膜晶体管多逻辑功能应用
        3.3.1 “NOT”逻辑功能的实现
        3.3.2 “AND”逻辑功能的实现
        3.3.3 “NAND”逻辑功能的实现
    3.4 本章小结
第四章 基于PVA电解质调控的ITO晶体管突触仿生应用
    4.1 引言
    4.2 突触后兴奋电流模拟与调控
    4.3 突触增强/抑制功能模拟
    4.4 人脑多级记忆功能模拟
    4.5 突触晶体管的信噪比、能耗及灵敏度
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3785669