發(fā)布時間：2020-08-31 16:08

　　 人腦憑借突觸活動控制的高層次信息存儲和處理能力,可以執(zhí)行各類復(fù)雜的學習、記憶、認知和識別功能,其效率是傳統(tǒng)信息存儲和處理設(shè)備所無法比擬的。當前,基于神經(jīng)形態(tài)計算的人工智能系統(tǒng)已成為最有希望在后摩爾時代突破“馮.諾依曼瓶頸”進而實現(xiàn)對大數(shù)據(jù)的高效存儲和處理的技術(shù)之一。迄今為止,眾多人工架構(gòu)如傳統(tǒng)的互補型金屬氧化物半導體(CMOS)器件、納米單元、量子點和分子器件等已被用于模擬人腦功能。但是,基于此類器件的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高度依賴軟件編程并不具備固有的硬件學習能力,因此無法高效地執(zhí)行復(fù)雜的神經(jīng)功能。近年來,憶阻器的出現(xiàn)和發(fā)展為構(gòu)建不依賴軟件編程的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANNs)提供了簡單有效的途徑。本論文在前期研究的一種機理為配位鍵輔助的離子/電子傳輸模型,結(jié)構(gòu)為ITO/四苯基卟啉鋅(ZnTPP)/Al2O3-x/Al的有機二極管憶阻器的基礎(chǔ)上,深入研究了器件的厚度結(jié)構(gòu)優(yōu)化、破壞性氣泡問題優(yōu)化和神經(jīng)功能模擬方面的應(yīng)用,為有機憶阻器的理論發(fā)展和實際應(yīng)用提供了技術(shù)儲備。(1)基于ZnTPP憶阻器,調(diào)整器件結(jié)構(gòu)中Al2O3-x的厚度。借助器件的基本電學性能,研究了器件從普通二極管到憶阻器再到絕緣的器件性能。在此基礎(chǔ)上,對優(yōu)化的器件進行神經(jīng)形態(tài)的功能模擬。因此,本章節(jié)不僅驗證了Al2O3-x層在器件結(jié)構(gòu)中起到的離子源的作用,并且研究了厚度對器件性能的影響,優(yōu)化了器件結(jié)構(gòu)的厚度。(2)在電壓的刺激下,ZnTPP憶阻器中會產(chǎn)生大量的氣泡,隨著刺激的過量,氣泡甚至會發(fā)生破裂。這種破壞性的氣泡嚴重影響了憶阻器對神經(jīng)突觸功能的模擬。由于氣泡在器件的陽極,也就是ITO電極,與活性層之間產(chǎn)生,因此,我們在這兩層之間增加修飾層,來阻止這種破壞性氣泡的產(chǎn)生。(3)基于前期工作中ZnTPP二極管憶阻器配位鍵輔助的氧離子傳輸模型以及動態(tài)調(diào)控分析阻變行為的研究,本章節(jié)通過構(gòu)建基于不同有機物(如P5、C60、PS和PSC60)的二極管器件驗證了這種基于氧離子遷移機制的二極管器件結(jié)構(gòu)可以進行推廣。
【學位單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN60
【部分圖文】：

氧空位從二氧化鉑進入鈦電極產(chǎn)生相對均勻的 TiO2和 TiO2-x薄膜（圖1.1）[24]。更詳細的說，二氧化鈦是絕緣的（實際上是一個半導體），但是 TiOx是導電的，因為它的氧空位攜帶正電荷。其結(jié)果是，該氧空位可以在外部電壓的作用下向上或向下移動。如果在頂電極施加正電壓，它會排斥 TiO2-x層的氧空位（也就是正電壓）到 TiO2層。它可以將 TiO2層變成 TiO2-x層使其導電，從而該器件開始工作。施加負電壓則具有相反的效果：氧空位被吸引離開 TiO2層，這增加了 TiO2層的厚度從而器件停止工作。圖 1.1 （a）Pt/TiO2-x/Pt 器件的 I-V 特性曲線示意圖，右下角插圖是器件示意圖，（b）Pt/TiO2-x/Pt 器件的等效電路示意圖[24]有機二極管憶阻器由電極和有機活性層組成，現(xiàn)在有機二極管憶阻器的結(jié)構(gòu)單元主要是交叉型。器件從上往下依次是頂電極，活性層，底電極和襯底組成的。從生物學上來說，晶體管憶阻器類似于神經(jīng)系統(tǒng)中的樹突。頂柵式晶體管憶阻器更是因

目前，聚合物憶阻器的機制主要包括離子遷移、氧化還原反應(yīng)、電荷轉(zhuǎn)外，因為聚合物是由一些基本模塊合成而來，所以可以對其化學、物理和和定制[38]。研究表明，除了單組份聚合物憶阻器，雙層、摻雜或混合的聚物/有機化合物、聚合物/碳納米管和聚合物/石墨烯復(fù)合材料）也可表現(xiàn)出性能[39,40]。小分子子可以作為單分子實體進行合成和提純，進而避免了聚合物材料的多分散件性能可變的問題。此外，由于分子量較低，小分子不僅可以像聚合物那以在高真空條件下通過熱蒸鍍的方法直接沉積成膜[41,42]。盡管有這些優(yōu)勢子材料在憶阻器領(lǐng)域一直沒有得到顯著的成果，這可能是由于其活性層有較低的填充系數(shù)和電荷萃取效率。2011 年，Lee 等[43]提供了一種通過端基備高性能小分子 OPV 器件的方法。小分子的互聯(lián)性可以通過形成高度有序到大幅度提高，進而表現(xiàn)出較大的填充系數(shù)和效率。

示[44]，CuPc 憶阻器具有漸變平滑的 I-V 特性曲線，表明 C變行為主要是由具有不同注入率和能級的 CuPc 微疇主導的這個設(shè)計原則，以及類似的電子性能和分子結(jié)構(gòu)，其他金屬酞c、CoPc 和 FePc 等也應(yīng)具有和 CuPc 類似的憶阻性能[46]。此的化學物種特別是氧化還原劑有強烈的依賴性[47-49]。p 型的 M緣的，卻在暴露于空氣后變成半導體。這是由于空氣中的氧氣配位，形成可萃取電子的超氧化物加合物，進而在內(nèi)部生成離子遷移基的 MPcs 憶阻器具有很強可行性和研究價值。機分子依靠復(fù)雜的化學合成和組裝制備，但是，利用生物分子復(fù)雜過程[50]�？紤]到生物可降解、生物可吸收、生物相容以及料已廣泛用于憶阻器應(yīng)用中。目前，多種生物材料（如鐵蛋白究憶阻器。

【參考文獻】

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 王智勇;基于金屬卟啉的有機二極管憶阻器應(yīng)用研究[D];南京郵電大學;2017年

本文編號：2809030