發(fā)布時間：2021-09-29 23:34

　　因結構簡單、并行處理、突破馮洛伊曼瓶頸等優(yōu)勢,憶阻器在搭建類腦神經形態(tài)計算系統(tǒng)上有較大潛力。單晶材料缺陷少、性能一致性好,為離子遷移提供了理想平臺�；谘蹩瘴贿w移機制的憶阻器能展現較好的多阻態(tài)特性,可模擬STDP規(guī)則,更適用于搭建大規(guī)模類腦系統(tǒng)。然而,單晶薄膜憶阻器的研究相對較少,缺乏材料與STDP特性聯系的討論。因此,探究單晶材料與器件STDP特性之間的關系,對制備類腦芯片并進一步搭建新一代計算機系統(tǒng)有重要意義。本文基于鈮酸鋰單晶薄膜,使用氬離子刻蝕、氧氣退火等方式制備了具有較好STDP特性的鈮酸鋰單晶薄膜憶阻器,并研究了材料表面氧空位與STDP特性之間的關系,為類腦系統(tǒng)搭建提供了較好的類突觸器件。本文具體工作與結論如下:1.控制氬離子對鈮酸鋰單晶薄膜的刻蝕時間,分別制備鈮酸鋰厚度為350 nm、300 nm、250 nm和200 nm的單晶薄膜憶阻器。通過隧道掃描顯微鏡的測試得知鈮酸鋰厚度得到了較好的控制;原子力顯微鏡的測試結果表明刻蝕表面光滑均勻;由電子順磁共振儀的測量結果可知刻蝕伴隨有氧空位的引入。經電學性能測試,器件電形成電壓從24 V降為9 V表明電形成電壓降低顯著;較長時... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

神經元與突觸結構示意圖[1]

四種STDP規(guī)則[6]

電子科技大學碩士學位論文4圖1-3神經元非線性模型與SNN網絡結構示意圖。(a)傳統(tǒng)人工神經網絡神經元數學模型[11];(b)脈沖神經元模型[12];(c)脈沖神經網絡結構示例[13]除了上述基于軟件構建的神經網絡，還有一種基于硬件搭建的神經網絡。硬件神經網絡的搭建通常是利用電阻、電容、電感這三種基本電子元器件搭建而成。圖1-4為一個常見的基于三種基本電子元器件搭建的基本神經元等效電路。其中Vk表示第K個神經元前膜的膜電位，Vk-1表示第K個神經元與K-1個方式的軸電阻(axialresistance)，Rk+1表示第K個神經元與第K+1個神經元的軸電阻。依據神經元方式的等效電路，單個方式的膜電位變化可以表示為:=()∑[()]+1++1+1+.(1-1)其總共包含4類電流，即神經元的漏電流=()，房室上的所有鈉離子通道、鉀離子通道等門控電流之和=∑[()]，相鄰方式的外向整合延遲電流=(1)/+(+1)/+1，表示外部注入的電流。由此可見，僅僅搭建單個神經元所用到的基本電子元器件不僅種類多而且數量也較多。再結合大腦中有1014數量級突觸的情況，要利用現有種類的基本電子元器件搭建大規(guī)模集成神經硬件系統(tǒng)，不僅集成度較難提高，而且還會面臨巨大的能耗問題。因此，這種搭建方式極大地限制了人們搭建大規(guī)模、超大集成規(guī)模等神經網絡系統(tǒng)，制約了計算機的發(fā)展。為了解決這一問題，利用第四種基本電子元器件(憶阻器)去搭建神經網絡系統(tǒng)，是現在國際研究的重要方向之一。因為單個憶阻器就可以模擬一個神經元突觸，因此利用憶阻器去搭建神經網絡系統(tǒng)，不僅可以較大程度地提高硬件系統(tǒng)的片上集成度，還能大幅度的降低能耗，使計算速度提升。（c）

【參考文獻】：
博士論文
[1]化學機械拋光試驗及其材料去除機理的研究[D]. 陳曉春.江南大學 2014

碩士論文
[1]基于鈮酸鋰單晶薄膜憶阻交叉陣列研究[D]. 彭赟.電子科技大學 2019



本文編號：3414671