氧化锌/氧化钽双介质层忆阻器的突触特性分析

人工突触的开发是模拟人脑功能的关键。忆阻器由于具备独特的电阻记忆行为,在人工突触研究领域得到广泛的关注。氧化钽和氧化锌均是优良的忆阻器材料,鉴于有关ZnO/TaOx双介质忆阻器突触特性的研究较少,本文将氧化锌介质层引入Ti/TaOx/ITO忆阻器中拟改善其突触性能。研究发现,器件Ti/ZnO/TaOx/ITO在功耗和电导调制线性度方面皆有改善,并有着电阻渐变的行为,利于器件突触功能的实现及应用。为此对Ti/ZnO/TaOx/ITO双介质层器件进行了电压脉冲训练,并成功模拟了学习饱和、经验学习以及短时程记忆向长时程记忆转变等生物突触行为。     

多种连接模型的忆阻神经网络学习

忆阻器以其独特的非易失性、天然的记忆功能以及纳米级尺寸,在人工神经网络、信号处理和模式识别等方面展现了巨大的应用前景。采用了基于STDP学习规则的忆阻神经网络,运用了网络自适应突变以及网络拓扑结构变化的基因算法,其中包括隐藏层神经元个数,连接权重以及神经网络突触模型的变化。比较了基于HP线性忆阻器模型,非线性忆阻器模型以及阈值模型这3种不同忆阻器模型的忆阻神经网络,并提出了学习效果更好的混合型忆阻神经网络。     

AlOx(PI)/HfOx界面调控的阻变开关行为

为了改善阻变开关层在厚度小于10 nm下的氧化铪(HfOx)基阻变存储器的电学性能,提高器件开关均匀性并增大器件开关比,在开关层中加入聚酰亚胺(polyimide,PI)薄层,采用光刻工艺制备Ti/AlOx(PI)/HfOx/Pt和Ti/HfOx/Pt结构的阻变存储器.利用扫描电子显微镜表征分析器件的电极形貌,通过电学...     

基于氧化铜纳米线的易失性数字识别忆阻器

为了实现易失性忆阻器在神经形态计算中的应用,制备一种基于银-氧化铜纳米线-铜结构的易失性数字识别忆阻器;采用化学溶液法和磁控溅射技术,分别制备忆阻器的氧化铜纳米线阻变功能层和银顶电极;对该忆阻器的结构、物相及电学性能进行表征、测试。结果表明：该忆阻器具有易失性和突触可塑性,低阻态会在1 000 s内退化到高阻态,阻变行为由金属银原子形成的导电丝的主导作用所致;该忆阻器对手写体数字的识别准确率高达92%,可应用于神经形态计算。     

脉冲神经网络的忆阻器突触联想学习电路分析

忆阻器是具有动态特性的电阻,阻值可依赖于激励电压来变化,具有类似于生物神经突触连接强度的特性,可用来存储突触权值。在此基础上为实现忆阻器突触电路的学习功能,建立了“整合激发”型神经元SPICE仿真电路,修改了原始神经元电路结构,并对电路的脉冲信号产生过程进行了SPICE仿真。结合MOS管及忆阻器的特性重新设计了神经元突触电路结构,使突触电路更符合真实生物神经突触特征。在应用此设计的基础上,实现了2个神经元所构成神经网络之间类似于Hebbian学习的平均激发率学习规则。并且在基于多个神经元的神经网络的基础上     

基于Simulink的忆阻器模型

为了使忆阻器具有与其他器件相结合的能力,本文在惠普实验室提出的忆阻器物理模型电路关系的基础上,在Simulink中用二种方法对忆阻器进行了双端口建模,方便准确的实现了对于忆阻器的仿真。与编写M文件、构建图形用户界面和搭建输入输出模型的建模方法相比,基于Simulink的双端口模型不仅能够方便准确的观察忆阻器的输入输出特性,而且具有更广阔的应用范围,对于忆阻器的研究有一定的指导作用。     

M(Au、Ag、Ti)/TiO_2/Pt器件的电致阻变性质

该文分析了不同的类型的金属顶电极对TiO_2薄膜电致阻变效应的影响,通过对器件I-V曲线的分析,发现器件Au/TiO_2/Pt和Ag/TiO_2/Pt具有稳定的电致阻变性质,且Ag/TiO_2/Pt器件的置位电压和复位电压较小。相反的,器件Ti/TiO_2/Pt的电致阻变性质具有不稳定的电致阻变性质,这与Ti电极容易被氧化在界面处形成氧化物有关,界面处氧化物的形成影响了器件的电致阻变性质。结合电致阻变效应机制的分析,表明顶电极材料会影响RRAM器件的电致阻变性质。     

忆阻器类脑神经突触的研究进展

大脑之所以能够控制人和动物的复杂生命活动,使生物体在多变的自然环境得以生存,得益于大规模神经网络中高效、快速、精准的信息传递。神经突触作为神经元之间信息传递的重要机构,保证了神经网络的高效运转,因此构建具有神经突触功能的电子突触是研究仿生系统和类脑神经网络的必经之路。研究人员尝试各种电子元件对神经突触进行模拟,其中忆阻器由于其独特的器件结构和具有“记忆特性”的电学性能,成为构建类脑神经突触的最佳选择。文章全面概述近年来忆阻器模拟神经突触的研究进展,包括忆阻器模拟神经突触的可塑性、再可塑性、非联想学习、联想学习等功能,总结了忆阻器神经突触在人工神经网络中的应用、存在的问题和挑战,并对忆阻器神经突触的研究进行展望。     

氧化钨-氧化锌忆阻器的制备及其神经突触特性

为了实现忆阻器在神经形态计算中的应用,采用射频磁控溅射技术,在氧化铟锡导电玻璃衬底上依次生长氧化钨、氧化锌异质结的阻变层和银顶电极,制备氧化钨-氧化锌忆阻器,对制得忆阻器的结构、化学组成及电学性能进行表征和测试。结果表明：制得的忆阻器具有类似生物的神经突触特性,阻变行为由界面势垒调控机制主导作用;制得的忆阻器交叉阵列用于分类识别的平均正确率达到86.3%,接近中央处理器网络的平均正确率87.4%,可用于神经形态计算。     

忆阻混沌系统的同步

忆阻器之所以引起了人们的大量关注,是因为它具有其一些特殊的特点,在普通的混沌系统中代替蔡氏二极管通过用忆阻器,因之得到了一个忆阻混沌系统;研究了忆阻混沌系统的同步,通过用Lyapunov稳定性理论,并设计一个脉冲控制器来实现忆阻混沌系统在不同的条件下的同步,从理论分析上说明了结果的有效性。     

稻壳基活性炭修饰碳糊电极对多巴胺的测定

利用稻壳基活性炭与石墨粉直接混合法制备活性炭修饰碳糊电极， 在pH=7.63的 磷酸缓冲溶液中， 用微分脉冲技术的吸附伏安法测定多巴胺， 该电极对多巴胺在2× 10^-7~1×10^－３ mol/L范围内分三段成线性响应， 检出限为7.5×10^－８ mol/L， 抗坏血酸等十余种共存物质基本不干扰. 该电极具有良好的稳定性及重 现性.     

基于忆阻脉冲耦合神经网络的图像去噪

为解决传统脉冲耦合神经网络的参数不固定问题,在图像处理中应用忆阻元件突出的记忆属性,提出了 应用两个忆阻元器件反向并联模拟脉冲神经网络中的神经元间的连接强度,构建新型忆阻脉冲神经网络,实现 神经元间连接强度动态可变化,再将该新型网络用于图像去噪问题。通过Matlab 仿真实验,验证了改进后的 新型网络在图像去噪方面的良好性能,并通过峰值信噪比和图像相似度指标证明了该方法用于图像去噪具有 较好的效果。     

WB3O3+/0/-团簇结构与性质探究

本文基于第一性原理预测了WB₃O₃^+/0/-团簇的结构和性质。结果分析表明WB₃O₃⁺(1,³A)呈一个扭曲的“三角形”状结构，三个O分别位于三角形的三个顶点，表现出多个多中心作用。WB₃O₃^-(2,⁵B₂)具有C_2v对称性，其中心W分别连接3个端B≡O基团。而中性WB₃O₃有两个能量相近的结构，分别为3(C_s,²A’)和3’(C_s,²A’’)，结构3具有π芳香性，包含一个“W-B-B”三角形、2个端B≡O和1个端W≡O基团，其中三角形通过B-Bσ作用与一个B≡O相连接；另外一个与之能量相近的结构呈“扇形”，其中W与1个O之间形成1个σ和2个π轨道，与另外3个B以及2个O以三...     

参数扰动下时滞忆阻神经网络的Lagrange稳定性

根据忆阻器物理特性,建立了一类荷控忆阻神经网络模型,模型中忆阻器的记忆特性被保留.针对实际忆阻器阻值与理想模型存在差异造成忆阻神经网络中参数不确定的问题,研究参数扰动下时滞忆阻神经网络的Lagrange稳定性.将模型重构为双重扰动形式以处理忆阻器忆阻值变化造成的模型中的参数变化.通过构造Lyapunov函数和应用线性矩阵不等式方法,以线性矩阵不等式形式给出了网络Lagrange稳定的充分条件,并给出了相应的全局指数吸引集的估计.最后,通过与现有模型的仿真结果对比,展示了所建立模型的优势.利用数值算例展示了参数扰动造成忆阻神经网络周期解的偏移,说明了研究参数扰动对忆阻神经网络稳定性影响的必要性,并验证了理论所得稳定性判据的可行性.     

忆阻蔡氏对偶混沌电路分析

提出了用分段单调荷控忆阻器代替对偶蔡氏混沌电路中的非线性电阻,构造出基于忆阻器的对偶蔡氏混沌电路。对该忆阻蔡氏对偶混沌电路的理论推导、稳定性、Lyapunov 指数和数值仿真等动力学特性进行了分析。研究结果表明：该系统为双涡卷混沌吸引子,该忆阻蔡氏对偶混沌电路的动力学特征对初值敏感异于普通混沌电路。     

忆阻神经网络图像处理综述

忆阻神经网络能有效改善传统神经网络电路复杂、不易集成以及能耗大等不足。概述了忆阻器与忆阻神经网络,以及目前忆阻神经网络在图像处理方面的应用。基于忆阻特性,实现神经网络突触的动态可变,使忆阻神经网络比传统神经网络在图像处理领域具备更多优势且应用范围更广。同时,展望了忆阻神经网络未来发展前景。     

二维CrPS4异构化反应的热力学与动力学研究

本文依据拓扑学原理，从热力学和动力学角度出发，利用密度泛函理论，对团簇CrPS₄的异构化反应进行研究。结果表明：团簇CrPS₄的异构化反应过程主要依赖于非金属原子之间键的断裂和生成，异构化反应的生成物稳定性越好，反应物与生成物稳定性相差越大，异构化反应的平衡常数就越大，反应进行得就越完全；反应物越不稳定，本身含能就越高，跃迁到活化状态所需要的活化能就越低，就越容易发生异构化反应；所有构型均能通过异构化反应转化为稳定性较好的构型1⁴、 1²、 3⁴、 2²和2⁴。5⁴-2⁴和6⁴-1⁴的反应速度最快且进行得最彻底。熵增反应正反应的指前因子大于逆反应指前因子，对正反应速度促进作用更大，这一差值使得异构化反应越易进行。     

AlO_x/WO_y阻变存储结构的转换特性和机理研究

通过构造AlO_x/WO_y双层结构实现了阻变存储器的均匀性、低功耗等特性,该器件阻变层中的AlO_x为氧空位渐变的梯度膜,从而使得形成的导电细丝更加稳定,在反复擦写过程中导电细丝断开和接上的位置基本不变,对应器件电学性能参数分布集中.采用阶梯脉冲信号结合Verify算法的方法对基于0.18μm CMOS工艺的Al/AlO_x/WO_y/W结构的阻变存储单元进行转换特性、可靠性的测试,统计结果表明:器件电学性能参数R_(on)、R_(off)和_(sct)等具有良好的均匀性,且无需高电压的初始置位过程;复位过程中复位电流小于15μA,远远小于单层器件Reset电流,很好地满足了存储器件的低功耗要求;在小电压长时间作用下,高低阻态仍保持不变,能有效地防止误擦写操作;通过高温烘烤测试,验证了器件的数据保持能力.同时,分析了WO_y薄膜在器件高低阻态转换过程中作为串联电阻降低复位电流的作用.     

PbO2电极的改性及非均相电催化氧化废水中的硝基苯

使用热分解 电镀法制备Ti基PbO₂电极（Ti/PbO₂）、 F^-掺杂Ti基PbO₂电极（Ti/F-PbO₂）和F^-,La³⁺共掺杂Ti基PbO₂电极（Ti/F-La-PbO₂）, 并通过扫描电镜(SEM)表征Ti/F-PbO₂电极和Ti/PbO₂电极的表面结构, 用X射线衍射(XRD)测试分析Ti/PbO₂电极、 Ti/F-PbO₂电极和Ti/F-La-PbO₂电极的晶相. 通过加速电解寿命和电催化降解废水中硝基苯的实验, 研究F-掺杂和F^-,La^3+共掺杂对PbO₂电极稳定性及电催化活性的影响. 使用SEM和XRD测试分析了Fe³⁺/MgO的表面结构及晶型, 并将自制Fe³⁺/MgO催化剂应用于电催化处理废水中硝基苯的实验体系, 探讨了电解体系中相关因素和催化剂用量对废水中硝基苯及化学耗氧量(COD)去除率的影响. 结果表明:  La³⁺掺杂使电极镀膜表面晶粒细化; 不同掺杂均影响晶体生长的晶面取向; F^-掺杂提高了PbO₂阳极的电解寿命; La³⁺掺杂改善了PbO₂电极的导电性能; Ti/F-La-PbO₂电极的电催化降解活性显著提高; 在电解体系中, 催化剂显著提高了电解反应速率和COD及废水中硝基苯的去除率; 硝基苯的降解符合一级反应动力学.     

2.5D集成电路中低阻硅通孔的电学性能研究

2.5D集成技术（转接层技术）可以实现不同芯片间的异质集成,基于低阻硅通孔（TSV）的转接层利用了低阻硅的良好导电性,可以代替铜基硅通孔,具有工艺简单、成本低廉的优点.本文对低阻硅通孔进行了电磁学仿真,在1 GHz时,回波损耗S₁₁为-24.7 dB,插入损耗S₂₁为-0.52 dB基本满足传输线的要求.提出了等效电路模型,与电磁仿真结果对比,具有较好的一致性,可以实现在0.1~10 GHz带宽内的应用.最后对低阻硅通孔进行了TDT/TDR及眼图仿真,结果表明虽然低阻硅通孔的电阻对压降有较大影响,但是寄生电容的影响相对较小.