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柔性TiO2@Cf忆阻器交叉阵列中的电阻开关行为与机制
摘要： 基于纤维的忆阻器有望成为未来可穿戴非易失性设备的最理想候选材料之一。本研究通过水热法制备了包覆金红石相二氧化钛纳米棒（TiO2 NRs）的碳纤维（记为TiO2@Cf），并在聚酰亚胺（PI）薄膜上轻松组装了柔性TiO2@Cf忆阻器交叉阵列。该器件展现出双向阈值切换行为，最大开关比达10^5。此外，通过连续偏压扫描循环可实现对忆阻器电导的连续调控。器件还表现出超过1500次循环的优异耐久性且漂移可忽略。采用福勒-诺德海姆隧穿模型解释了TiO2@Cf忆阻器交叉阵列的载流子输运与电阻切换机制：外加电场使TiO2中的氧空位（OV）向TiO2/Cf界面迁移，从而减小耗尽区并增强电流。本研究深化了对柔性TiO2@Cf忆阻器交叉阵列电阻切换行为及相关机理的理解，为忆阻器在人工突触和柔性器件中的潜在应用开辟了新途径。
关键词： 人工突触、氧空位、忆阻器交叉阵列、柔性器件、碳纤维
更新于2025-11-14 17:03:37
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基于有机铁电聚合物的稳健人工突触
摘要： 具有历史依赖电阻特性的忆阻器被视为人工突触，在模拟人脑大规模并行运算与低功耗特性方面具有潜力。然而现有最先进的忆阻器仍存在写入噪声过大、电阻突变剧烈、固有随机性显著、耐久性差及能耗过高等问题，阻碍了大规模神经架构的实现。本研究展示了一种基于铁电聚合物栅极绝缘层的稳健型低能耗有机三端忆阻器，其电导可被精确调控至超过1000个中间态之间变化，最高关断/导通比达≈10^4。通过原位实时关联动态电阻切换与极化变化，明确证实二硫化钼沟道中的准连续阻变源于铁电畴动力学机制。该器件成功模拟了长时程增强/抑制（LTP/D）和脉冲时序依赖可塑性（STDP）等典型突触可塑性行为。此外，预计该器件能承受1×10^9次突触脉冲冲击，且每次突触操作能耗极低（小于1飞焦，与生物突触事件相当），这凸显了其在仿生网络大规模神经架构中的巨大应用潜力。
关键词： 人工突触、有机材料、聚偏氟乙烯、铁电体、忆阻器
更新于2025-09-23 15:21:21
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氧化还原门控有机神经形态器件中增强状态保持与稳定性的机制
摘要： 人工神经网络（ANN）领域的最新突破激发了人们对高效计算范式的兴趣，这类范式能降低训练和推理过程中的能耗与时间成本。其中，通过模拟ANN内神经元间突触强度的电阻式存储元件交叉阵列，成为实现高效ANN的有力候选方案。有机非易失性氧化还原存储器近期被证实是神经形态计算的潜力器件，它能提供连续可调的线性编程电阻态及可调控的电学/电化学特性，为大规模并行且节能的ANN实现开辟了新路径。然而依赖有机材料电化学门控的实现方案中，状态保持时间和器件稳定性是关键难题。本研究揭示了氧化还原门控神经形态器件中导致状态丢失和循环不稳定的机制：寄生氧化还原反应与还原添加剂的向外扩散?；谡庑┓⑾?，通过调节添加剂浓度、采用固态电解质以及在惰性环境中封装器件，设计出一种封装结构，使聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚乙烯亚胺:聚苯乙烯磺酸盐器件的状态保持能力和循环稳定性提升了一个数量级。最后通过对比编程范围与状态保持性能，实现了器件操作参数的优化。
关键词： 阻变存储器、PEDOT:PSS、聚合物半导体、人工突触、神经网络
更新于2025-09-23 15:21:01
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[IEEE 2019年第四届纳杰夫国际科学会议(SICN) - 伊拉克纳杰夫(2019.4.29-2019.4.30)] 2019年第四届纳杰夫国际科学会议(SICN) - 基于MATLAB与Proteus的太阳能电池及正弦脉宽调制逆变器仿真
摘要： 阻变存储器（RRAM）因其可调电阻、低功耗和可扩展性，被提议作为神经形态电路中的人工突触。为开发高密度神经形态电路，验证最先进的双稳态RRAM并引入可作为人工突触的小面积构建?？橹凉刂匾?。本文提出一种由单晶体管/单电阻结构组成的新型突触电路，其中电阻元件为具有双极开关特性的HfO? RRAM。该研究在RRAM的确定性与随机性两种状态下均实现了脉冲时序依赖可塑性。最后通过模拟全连接神经形态网络，展示了在不同POST脉冲电压下实现在线无监督模式学习与识别。结果表明双稳态RRAM可作为神经形态电路中高性能人工突触的优选方案。
关键词： 忆阻器件、神经形态网络、模式学习、人工突触、阻变存储器（RRAM）
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于脉冲激光沉积法制备的层状SnSe薄膜的双模电子突触
摘要： 人工突触（如忆阻电子突触）因其对神经形态计算的潜在价值而受到全球关注，该技术有望大幅减小计算机体积并降低能耗。研究表明，引入层状二维材料可提升忆阻电子突触的性能。然而，通过可扩展方法制备大面积层状二维薄膜仍是挑战，这极大限制了二维材料的工业应用潜力。本研究采用可扩展的脉冲激光沉积（PLD）法制备了大面积层状SnSe薄膜，并将其作为具有双模态的忆阻电子突触功能层。该SnSe基忆阻电子突触同时实现了电阻渐变的长期忆阻行为（模式1）和电阻突变的短期忆阻行为（模式2）。通过系列电压扫描和编程脉冲可实现模式1与模式2的切换。研究认为Sn空位的形成与恢复引发了短期忆阻行为，而Ag丝形成/断裂与肖特基势垒调制的共同作用是长期忆阻行为的成因。通过密度泛函理论（DFT）计算进一步阐明了Ag原子和Sn空位在SnSe层中的扩散及丝状结构形成机制。采用PLD法制备的层状硫族化合物忆阻器成功模拟突触功能，表明其在未来神经形态计算机中的应用潜力。
关键词： 神经形态计算、层状二维材料、脉冲激光沉积、SnSe薄膜、忆阻电子突触、人工突触、双模态
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2018年第14届国际固态与集成电路技术会议（ICSICT）- 中国青岛（2018.10.31-2018.11.3）] 2018年第14届IEEE国际固态与集成电路技术会议（ICSICT）- 作为神经形态计算人工突触的非丝状Pd/Al?O?/TaO?/Ta忆阻器
摘要： 我们报道了一种完全兼容CMOS工艺的双层免形成、非丝状忆阻器件，该器件具有优异的双向模拟开关特性，可作为神经形态计算应用中的人工突触。该双层堆叠结构由通过氧化工艺在钽底电极上形成的8纳米TaOx层和通过原子层沉积(ALD)制备的7纳米Al2O3层组成，夹在钽底电极与钯顶电极之间。Pd/Al2O3/TaOx/Ta器件展现出双向模拟电阻开关行为，并可获得具有满意保持时间的多级电导态(>60个)?；诒酒骷阎な蛋な背淘銮?LTP)和长时程抑制(LTD)的长时程可塑性。通过优化训练方案（采用非对称训练脉冲）获得了近乎线性的电导变化特性。采用双层感知器神经网络评估了本器件的突触特性，在MNIST手写数字数据集上实现了超过94%的识别准确率。基于这些结果，该器件是生物突触的理想仿生器件，在神经形态系统中具有重要应用潜力。
关键词： 忆阻器、神经形态计算、模拟开关、人工突触、与CMOS兼容
更新于2025-09-09 09:28:46