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一种改进的WOx忆阻器模型及其突触特性分析

孟凡一 段书凯 王丽丹 胡小方 董哲康

一种改进的WOx忆阻器模型及其突触特性分析

孟凡一, 段书凯, 王丽丹, 胡小方, 董哲康
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  • 忆阻器被定义为第四种基本电子元器件, 其模型的研究呈现多样性. 目前, 忆阻器模型与忆阻器实际特性的切合程度引起了研究者的广泛关注. 通过改变离子扩散项, 提出了一种新的WOx忆阻器模型, 更好地匹配了忆阻器的实际行为特性. 首先, 新的模型不仅能够描述忆阻器的一般特性, 而且能够俘获记忆丢失行为. 另外, 将新的忆阻器作为神经突触, 分析了脉冲速率依赖可塑性、短期可塑性、长期可塑性, 并发现了与生物系统中极为相似的“经验学习”现象. 最后, 考虑到温度与离子扩散系数的关系, 探讨了温度对突触权值弛豫过程的影响. 实验表明, 新忆阻器模型比原来的模型更切合实际, 且更适合作为突触而应用到神经形态系统之中.
    • 基金项目: 教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号: 教技函[2013] 47号)、国家自然科学基金(批准号: 61372139, 61101233, 60972155)、教育部“春晖计划” 科研项目(批准号: z2011148)、留学人员科技活动项目(批准号: 渝人社办[2012] 186 号)、重庆市高等学校优秀人才支持计划(批准号: 渝教人[2011] 65号)、重庆市高等学校青年骨干教师资助计划(批准号: 渝教人[2011]65号)和中央高校基本科研业务费(批准号: XDJK2014A009, XDJK2013B011)资助的课题.
    [1]

    Chua L O 1971 IEEE Trans. Circ. Th. 18 507

    [2]

    Strukov D B, Snider G S, Stewart D R, Williams R S 2008 Nature 453 80

    [3]

    Biolek Z, Biolek D, Biolková V 2009 Radioengineering 18 210

    [4]

    Chen Y R, Wang X B 2009 IEEE/ACM International Symposium on Nanoscale Architectures, San Francisco, CA USA, July 30-31, 2009 p7

    [5]

    Wu H G, Bao B C, Chen M 2014 Chin. Phys. B 23 118401

    [6]

    Jo S H, Kim K H, Lu W 2009 Nano Lett. 9 870

    [7]

    Duan S K, Hu X F, Wang L D, Li C D, Mazumder P 2012 Sci. China: Inf. Sci. 55 1446

    [8]

    Yener S C, Kuntman H H 2014 Radioengineering 23 1140

    [9]

    Dong Z K, Duan S K, Hu X F, Wang L D, Li H 2014 Sci. World J. 2014 394828

    [10]

    Cantley K D, Subramaniam A, Stiegler H J, Chapman R A, Vogel E M 2011 IEEE Trans. Nanotechnol. 10 1066

    [11]

    Adhikari S P, Yang C J, Kim H, Chua L O 2012 IEEE Trans. Neural Networks and Learning Systems 23 1426

    [12]

    Hu X F, Duan S K, Wang L D, Liao X F 2011 Sci. China: Inf. Sci. 41 500 (in Chinese) [胡小方, 段书凯, 王丽丹, 廖晓峰 2011 中国科学:信息科学 41 500]

    [13]

    Afifi A, Ayatollahi A, Raissi F 2009 IEEE Circuit Theory and Design Antalya, August 23-27, 2009 p563

    [14]

    Dong Z K, Duan S K, Hu X F, Wang L D 2014 Acta Phys. Sin. 63 128502 (in Chinese) [董哲康, 段书凯, 胡小方, 王丽丹 2014 物理学报 63 128502]

    [15]

    Tian X B, Xu H 2013 Chin. Phys. B 22 088501

    [16]

    Tian X B, Xu H 2014 Chin. Phys. B 23 068401

    [17]

    Xu H, Tian X B, Bu K, Li Q J 2014 Acta Phys. Sin. 63 098402 (in Chinese) [徐晖, 田晓波, 步凯, 李清江 2014 物理学报 63 098402]

    [18]

    Tian X B, Xu H, Li Q J 2014 Acta Phys. Sin. 63 048401 (in Chinese) [田晓波, 徐晖, 李清江 2014 物理学报 63 048401]

    [19]

    Chen L, Li C D, Huang T W, Ahmad H G, Chen Y R 2014 Phys. Lett. A 378 2924

    [20]

    Chang T, Jo S H, Kim K H, Sheridan P, Gaba S, Lu W 2011 Appl. Phys. A 102 857

    [21]

    Chang T, Jo S H, Lu W 2011 ACS Nano 5 7669

    [22]

    Ohno T, Hasegawa T, Tsuruoka T, Terabe K, Gimzewski J K, Aono M 2011 Nat. Mater. 10 591

    [23]

    Wang Z Q, Xu H Y, Li X H, Yu H, Liu Y C, Zhu X J 2012 Adv. Funct. Mater. 22 2759

    [24]

    Bhagya V, Srikumar B N, Raju T R, Shankaranarayana Rao B S 2015 J. Neurosci. Res. 93 104

    [25]

    So H S, Choi S H, Seo K S, Seo C S, So S Y 2014 KSCE J. Civ. Eng. 18 2227

  • [1]

    Chua L O 1971 IEEE Trans. Circ. Th. 18 507

    [2]

    Strukov D B, Snider G S, Stewart D R, Williams R S 2008 Nature 453 80

    [3]

    Biolek Z, Biolek D, Biolková V 2009 Radioengineering 18 210

    [4]

    Chen Y R, Wang X B 2009 IEEE/ACM International Symposium on Nanoscale Architectures, San Francisco, CA USA, July 30-31, 2009 p7

    [5]

    Wu H G, Bao B C, Chen M 2014 Chin. Phys. B 23 118401

    [6]

    Jo S H, Kim K H, Lu W 2009 Nano Lett. 9 870

    [7]

    Duan S K, Hu X F, Wang L D, Li C D, Mazumder P 2012 Sci. China: Inf. Sci. 55 1446

    [8]

    Yener S C, Kuntman H H 2014 Radioengineering 23 1140

    [9]

    Dong Z K, Duan S K, Hu X F, Wang L D, Li H 2014 Sci. World J. 2014 394828

    [10]

    Cantley K D, Subramaniam A, Stiegler H J, Chapman R A, Vogel E M 2011 IEEE Trans. Nanotechnol. 10 1066

    [11]

    Adhikari S P, Yang C J, Kim H, Chua L O 2012 IEEE Trans. Neural Networks and Learning Systems 23 1426

    [12]

    Hu X F, Duan S K, Wang L D, Liao X F 2011 Sci. China: Inf. Sci. 41 500 (in Chinese) [胡小方, 段书凯, 王丽丹, 廖晓峰 2011 中国科学:信息科学 41 500]

    [13]

    Afifi A, Ayatollahi A, Raissi F 2009 IEEE Circuit Theory and Design Antalya, August 23-27, 2009 p563

    [14]

    Dong Z K, Duan S K, Hu X F, Wang L D 2014 Acta Phys. Sin. 63 128502 (in Chinese) [董哲康, 段书凯, 胡小方, 王丽丹 2014 物理学报 63 128502]

    [15]

    Tian X B, Xu H 2013 Chin. Phys. B 22 088501

    [16]

    Tian X B, Xu H 2014 Chin. Phys. B 23 068401

    [17]

    Xu H, Tian X B, Bu K, Li Q J 2014 Acta Phys. Sin. 63 098402 (in Chinese) [徐晖, 田晓波, 步凯, 李清江 2014 物理学报 63 098402]

    [18]

    Tian X B, Xu H, Li Q J 2014 Acta Phys. Sin. 63 048401 (in Chinese) [田晓波, 徐晖, 李清江 2014 物理学报 63 048401]

    [19]

    Chen L, Li C D, Huang T W, Ahmad H G, Chen Y R 2014 Phys. Lett. A 378 2924

    [20]

    Chang T, Jo S H, Kim K H, Sheridan P, Gaba S, Lu W 2011 Appl. Phys. A 102 857

    [21]

    Chang T, Jo S H, Lu W 2011 ACS Nano 5 7669

    [22]

    Ohno T, Hasegawa T, Tsuruoka T, Terabe K, Gimzewski J K, Aono M 2011 Nat. Mater. 10 591

    [23]

    Wang Z Q, Xu H Y, Li X H, Yu H, Liu Y C, Zhu X J 2012 Adv. Funct. Mater. 22 2759

    [24]

    Bhagya V, Srikumar B N, Raju T R, Shankaranarayana Rao B S 2015 J. Neurosci. Res. 93 104

    [25]

    So H S, Choi S H, Seo K S, Seo C S, So S Y 2014 KSCE J. Civ. Eng. 18 2227

  • [1] 陈义豪, 徐威, 王钰琪, 万相, 李岳峰, 梁定康, 陆立群, 刘鑫伟, 连晓娟, 胡二涛, 郭宇锋, 许剑光, 童祎, 肖建. 基于二维材料MXene的仿神经突触忆阻器的制备和长/短时程突触可塑性的实现. 物理学报, 2019, 68(9): 098501. doi: 10.7498/aps.68.20182306
    [2] 徐晖, 田晓波, 步凯, 李清江. 温度改变对钛氧化物忆阻器导电特性的影响. 物理学报, 2014, 63(9): 098402. doi: 10.7498/aps.63.098402
    [3] 夏小飞, 王俊松. 基于分岔理论的突触可塑性对神经群动力学特性调控规律研究. 物理学报, 2014, 63(14): 140503. doi: 10.7498/aps.63.140503
    [4] 刘益春, 林亚, 王中强, 徐海阳. 氧化物基忆阻型神经突触器件. 物理学报, 2019, 68(16): 168504. doi: 10.7498/aps.68.20191262
    [5] 邵楠, 张盛兵, 邵舒渊. 具有突触特性忆阻模型的改进与模型经验学习特性机理. 物理学报, 2016, 65(12): 128503. doi: 10.7498/aps.65.128503
    [6] 蒋中英, 张国梁, 马晶, 朱涛. 磷脂在膜结构间的交换:温度和离子强度的影响. 物理学报, 2013, 62(1): 018701. doi: 10.7498/aps.62.018701
    [7] 马天兵, 訾保威, 郭永存, 凌六一, 黄友锐, 贾晓芬. 基于拟合衰减差自补偿的分布式光纤温度传感器. 物理学报, 2020, 69(3): 030701. doi: 10.7498/aps.69.20191456
    [8] 杨易, 徐贲, 刘亚铭, 李萍, 王东宁, 赵春柳. 基于游标效应的增敏型光纤法布里-珀罗干涉仪温度传感器. 物理学报, 2017, 66(9): 094205. doi: 10.7498/aps.66.094205
    [9] 赵学燕, 袁萍, 王杰, 申晓志, 郭逸潇, 乔红贞. 闪电消散过程等离子体温度衰减规律的理论研究. 物理学报, 2009, 58(5): 3243-3247. doi: 10.7498/aps.58.3243
    [10] 刘东青, 程海峰, 朱玄, 王楠楠, 张朝阳. 忆阻器及其阻变机理研究进展. 物理学报, 2014, 63(18): 187301. doi: 10.7498/aps.63.187301
    [11] 姜恩永, 宋庆功. 快离子导体AgxTiS2中Ag+离子-空位的二维基态结构与能量性质研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1823-1828. doi: 10.7498/aps.57.1823
    [12] 邵楠, 张盛兵, 邵舒渊. 具有经验学习特性的忆阻器模型分析. 物理学报, 2019, 68(19): 198502. doi: 10.7498/aps.68.20190808
    [13] 邵楠, 张盛兵, 邵舒渊. 具有感觉记忆的忆阻器模型. 物理学报, 2019, 68(1): 018501. doi: 10.7498/aps.68.20181577
    [14] 史晨阳, 闵光宗, 刘向阳. 蛋白质基忆阻器研究进展. 物理学报, 2020, 69(17): 178702. doi: 10.7498/aps.69.20200617
    [15] 贾林楠, 黄安平, 郑晓虎, 肖志松, 王玫. 界面效应调制忆阻器研究进展. 物理学报, 2012, 61(21): 217306. doi: 10.7498/aps.61.217306
    [16] 袁泽世, 李洪涛, 朱晓华. 基于忆阻器的数模混合随机数发生器. 物理学报, 2015, 64(24): 240503. doi: 10.7498/aps.64.240503
    [17] 吴洁宁, 王丽丹, 段书凯. 基于忆阻器的时滞混沌系统及伪随机序列发生器. 物理学报, 2017, 66(3): 030502. doi: 10.7498/aps.66.030502
    [18] 徐威, 王钰琪, 李岳峰, 高斐, 张缪城, 连晓娟, 万相, 肖建, 童祎. 新型忆阻器神经形态电路的设计及其在条件反射行为中的应用. 物理学报, 2019, 68(23): 238501. doi: 10.7498/aps.68.20191023
    [19] 田晓波, 徐晖, 李清江. 横截面积参数对钛氧化物忆阻器导电特性的影响. 物理学报, 2014, 63(4): 048401. doi: 10.7498/aps.63.048401
    [20] 许碧荣. 一种最简的并行忆阻器混沌系统. 物理学报, 2013, 62(19): 190506. doi: 10.7498/aps.62.190506
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-12-19
  • 修回日期:  2015-03-16
  • 刊出日期:  2015-07-05

一种改进的WOx忆阻器模型及其突触特性分析

  • 1. 西南大学电子信息工程学院, 重庆 400715;
  • 2. 香港城市大学机械与生物医学工程系, 香港 999077
    基金项目: 

    教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号: 教技函[2013] 47号)、国家自然科学基金(批准号: 61372139, 61101233, 60972155)、教育部“春晖计划” 科研项目(批准号: z2011148)、留学人员科技活动项目(批准号: 渝人社办[2012] 186 号)、重庆市高等学校优秀人才支持计划(批准号: 渝教人[2011] 65号)、重庆市高等学校青年骨干教师资助计划(批准号: 渝教人[2011]65号)和中央高校基本科研业务费(批准号: XDJK2014A009, XDJK2013B011)资助的课题.

摘要: 忆阻器被定义为第四种基本电子元器件, 其模型的研究呈现多样性. 目前, 忆阻器模型与忆阻器实际特性的切合程度引起了研究者的广泛关注. 通过改变离子扩散项, 提出了一种新的WOx忆阻器模型, 更好地匹配了忆阻器的实际行为特性. 首先, 新的模型不仅能够描述忆阻器的一般特性, 而且能够俘获记忆丢失行为. 另外, 将新的忆阻器作为神经突触, 分析了脉冲速率依赖可塑性、短期可塑性、长期可塑性, 并发现了与生物系统中极为相似的“经验学习”现象. 最后, 考虑到温度与离子扩散系数的关系, 探讨了温度对突触权值弛豫过程的影响. 实验表明, 新忆阻器模型比原来的模型更切合实际, 且更适合作为突触而应用到神经形态系统之中.

English Abstract

参考文献 (25)

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