《基於導電機理的鈦氧化物憶阻器電路特性建模研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由徐暉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於導電機理的鈦氧化物憶阻器電路特性建模研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐暉
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
憶阻器的出現將可能從根本上改變傳統電路的格局，但作為套用基礎的憶阻器特性及建模研究還不完善。本項目圍繞鈦氧化物憶阻器進行研究。首先，通過對憶阻器物理實現的導電機理進行研究，分析其電路特性。然後，力圖精確描述影響憶阻器電路特性的各關鍵物理因素及其相互作用，對其進行數學建模，在此基礎上提出一種鈦氧化物憶阻器數學模型。最後，基於憶阻器數學模型，採用非線性電路理論分析方法，研究構建基於憶阻器的典型的非線性電路，並分析其特性。本項目將在憶阻器建模方面取得新的理論突破，為進一步開展基於憶阻器的非線性電路研究打下基礎。
結題摘要
憶阻器因其在結構、尺寸、功耗、讀寫速度、非易失多值存儲等方面的優勢，而可能成為IT科學、技術和產業新的物理基礎。然而，實際憶阻器件導電機理尚不明晰，作為套用基礎的建模技術研究還不夠完善，嚴重製約了憶阻器在新型電路系統中的大規模套用。本項目主要圍繞鈦氧化物憶阻器導電機理展開研究，深入分析了鈦氧化物憶阻器中共存的各導電機理的共存關係，以及器件參數與環境參數對器件導電機理的影響。在此基礎上構建能夠精確反映器件導電過程的特性模型，並基於模型進行新型套用電路設計。取得的主要研究成果如下： (1) 提出了鈦氧化物憶阻器中雜質漂移與隧道勢壘共存的導電機理，並基於此提出了一種共存模型，利用該模型對鈦氧化物憶阻器導電過程進行了客觀描述，並研究了器件參數及工作參數對鈦氧化物憶阻器導電特性的影響。(2) 研究了鈦氧化物憶阻器阻抗狀態的控制方法，基於該方法設計了通頻帶參數可調且非易失的模擬濾波電路，解決了傳統模擬濾波器電路中改變通頻帶參數需改變電路結構的問題。設計了一種基於憶阻器的模擬信號加密解密電路，為憶阻器套用於信息安全領域提供了新的思路。(3) 研究了憶阻器導電細絲機理，並基於逾滲格線模型，分析了初始逾滲率和初始滲透分布對逾滲導電格線模型中導電通道形成的影響，揭示了初態對單極性憶阻器件特性的影響規律，這些規律將對導電細絲機理的憶阻器的製備具有指導意義。(4) 國際範圍內首次測得並證實了鈦氧化物憶阻器中憶阻、憶容、憶感特性的共存，使三種記憶特性共存的猜想成為業界共識，促進了憶阻器製備、分析與套用研究的發展。(5) 首次觀測到並分析了憶阻器第二類交叉形式的I-V曲線，佐證了憶阻器I-V曲線第二類交叉形式存在的理論推測，豐富了對憶阻器I-V特性的認識。(6) 首次得到了實際憶阻器件中I-V曲線交叉點隨機理頻率的變化規律，證明了非零交叉現象並不是憶阻器理論存在的缺陷，而是由實際器件中共存的其他電抗分量所致。(7) 研究了鈦氧化物憶阻器非易失狀態和易失狀態轉換控制的條件和方法，提出將憶阻器易失特性套用於神經突觸模擬的方法，是基於憶阻器的神經形態電路的複雜度和能耗大幅降低。 本項目組在國內外核心刊物和國際會議上發表SCI論文13篇，EI論文4篇，申請發明專利3項，形成了良好的國際影響力。
