【摘要】：憶阻器作為一種新型非線性二端無(wú)源器件,被認(rèn)為是繼電容、電阻和電感之后的第四種基本電路元件。憶阻器以其納米級(jí)尺寸和非易失性的特性,有望改變現(xiàn)有的隨機(jī)存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)。此外憶阻器還具有良好的開(kāi)關(guān)特效、類(lèi)似人腦神經(jīng)突觸的行為機(jī)制,使得它具有比傳統(tǒng)電路元件更廣闊的應(yīng)用前景。濾波器是一種允許一定頻段的信號(hào)通過(guò),對(duì)其他頻段信號(hào)產(chǎn)生較大抑制的頻率選擇電路,隨著大規(guī)模集成電路的蓬勃發(fā)展,目前個(gè)人計(jì)算機(jī)的使用已經(jīng)非常普遍,使得數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)不僅可以通過(guò)集成電路實(shí)現(xiàn),還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)以軟件方式實(shí)現(xiàn)。軟件方式實(shí)現(xiàn)的數(shù)字濾波器常用在信號(hào)處理、圖像處理等領(lǐng)域。憶阻器的出現(xiàn),使得濾波器的設(shè)計(jì)變得更加靈活。在模擬濾波器設(shè)計(jì)中,電阻阻值和電容大小決定RC濾波電路的截止頻率,用憶阻器替換電阻元件,通過(guò)憶阻器阻值調(diào)整電路控制憶阻器阻值,能夠靈活的設(shè)置RC電路的截止頻率。加之憶阻器屬于納米級(jí)器件,因此憶阻器應(yīng)用到模擬濾波器設(shè)計(jì)中對(duì)工藝改進(jìn)、降低功耗都有潛在的價(jià)值。在數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中,則不能像模擬濾波器那樣簡(jiǎn)單的替換電阻元件,憶阻器通常被組織成憶阻器交叉矩陣存儲(chǔ)數(shù)字濾波器的系數(shù),從而實(shí)現(xiàn)將憶阻器用于數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)中。本文在基于憶阻器的數(shù)字濾波器仿真實(shí)現(xiàn)研究中,主要做了如下的貢獻(xiàn):1.本文在Simulink仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)了憶阻器模型,并提出該模型的阻值調(diào)整方案,阻值調(diào)整方案得到實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。2.本文實(shí)現(xiàn)了 Simulink仿真平臺(tái)下基于憶阻器的FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì),對(duì)疊加了高頻隨機(jī)信號(hào)的正弦波信號(hào)進(jìn)行濾波還原實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的基于憶阻器的FIR數(shù)字濾波器和傳統(tǒng)FIR數(shù)字濾波器具有幾乎近似的濾波效果。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN713.7
【圖文】：

惠普實(shí)驗(yàn)室為了尋找新一代存儲(chǔ)介質(zhì)的初衷。逡逑惠普實(shí)驗(yàn)室的科研人員使用納米材料的金屬鉑－二氧化鈦－金屬柏實(shí)現(xiàn)了憶阻逡逑器，并且發(fā)現(xiàn)其具有獨(dú)特的Ｉ－Ｖ滯回曲線，如圖２．２所示。逡逑６逡逑

Ｆｉｇ邋２．２邋Ｔｈｅ邋ｐｈｙｓｉｃａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋ｖｏｌｔ邋ａｍｐｅｒｅ邋ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ＨＰ邋ｍｅｍｒｉｓｔｏｒ逡逑該器件是典型的金屬－氧化物－金屬混合結(jié)構(gòu)，它由兩片金屬鉑薄片夾著一片二逡逑氧化鈦薄膜（厚度約丨0納米）構(gòu)成。二氧化鈦薄膜被分為上下兩層，其中一層是逡逑摻雜的二氧化鈦層，另一層是無(wú)摻雜的二氧化鈦層，摻雜區(qū)因缺少氧原子（空穴）逡逑帶正電，導(dǎo)電性更好對(duì)電流的阻礙較小。當(dāng)電荷（電流）從無(wú)摻雜層流向摻雜層逡逑的一邊時(shí)，在外部電場(chǎng)的作用下，無(wú)摻雜區(qū)會(huì)向摻雜區(qū)推進(jìn)，使得二氧化鈦薄膜逡逑整體的摻雜區(qū)所占比例減少，材料整體電阻增大。與此相反，當(dāng)電荷（電流）從逡逑摻雜層流向無(wú)摻雜層的一邊時(shí)，在外部電場(chǎng)的作用下，摻雜區(qū)會(huì)向無(wú)摻雜區(qū)推進(jìn)，逡逑使得二氧化鈦薄膜整體的摻雜區(qū)所占比例增大，材料整體電阻降低�；萜諏�(shí)驗(yàn)室逡逑的納米級(jí)憶阻器實(shí)物整體上類(lèi)似一個(gè)滑動(dòng)變阻器。逡逑金屬－氧化物－金屬的憶阻器模型是一個(gè)納米級(jí)系統(tǒng)，在外部偏置電壓激勵(lì)下，逡逑原子和固態(tài)離子從耦合的狀態(tài)中漂移出來(lái)，產(chǎn)生了憶阻特性。當(dāng)限制摻雜區(qū)域厚逡逑度０在零到二氧化鈦薄膜厚度Ｄ的范圍內(nèi)變化時(shí)，憶阻器能夠表現(xiàn)出完美的記性逡逑特性（Ｉ－Ｖ滯回曲線）。逡逑Ｈ前憶阻器逐漸被應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域，其中主要包括存儲(chǔ)、邏輯計(jì)算、混沌電逡逑

惠普二氧化鈦憶阻器模型是一種典型的金屬－氧化物－金屬混合結(jié)構(gòu)，它由兩塊逡逑金屬鉑夾著一片二氧化鈦薄膜（約１０納米厚）構(gòu)成，二氧化鈦薄膜分為摻雜區(qū)域逡逑和非摻雜區(qū)域。結(jié)構(gòu)如圖２．３所示。摻雜區(qū)包含大量氧空穴，電導(dǎo)性良好，阻值較逡逑��；非摻雜區(qū)不含氧空穴，電導(dǎo)性很差，阻值很大。惠普憶阻器的憶阻阻值等于逡逑二氧化鈦摻雜區(qū)和非摻雜區(qū)的憶阻阻值之和。逡逑８逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2770995