电极材料对NbO_(x)Mott忆阻器稳定性的影响

为了改善NbO_(x)Mott忆阻器电学稳定性和一致性,提升NbO_(x)Mott忆阻器构建人工脉冲神经元的应用潜力,研究制备了通孔型NbO_(x)Mott忆阻器,并对比研究了Pt、W电极材料对器件稳定性和一致性的影响。研究结果表明,相较于常见报道的Pt电极器件,采用W电极的NbO_(x)Mott忆阻器表现出了更为优越的稳定性和一致性。此外,利用NbO_(x)Mott忆阻器搭建了振荡电路,成功实现了人工脉冲神经元的功能。基于W电极NbO_(x)Mott忆阻器的人工脉冲神经元可以稳定振荡时间超过106 s,循环耐久性可达1012次以上,其振荡波形的幅度及频率稳定性远好于基于Pt电极的人工脉冲神经元。进一步的XPS结果显示,在基于W电极的NbO_(x)Mott忆阻器中,W和NbO_(x)界面生成了一层致密的WO_(x)层,有效地阻挡了氧空位在NbO_(x)材料中的迁移。相比之下,基于Pt电极的NbO_(x)Mott忆阻器因Pt层存在大量晶界且对氧空位有较强的吸附作用,导致在电激活和阈值阻变过程中氧空位发生跳动,从而降低了器件的电学稳定性。该研究为提升NbO_(x)Mott忆阻器的稳定性和一致性提供了新的途径,有望推动其在脉冲型神经形态计算系统中的产业化应用。

NbO_(x)忆阻神经元的设计及其在尖峰神经网络中的应用

NbO_(x)忆阻器凭借其纳米尺寸、阈值切换及局部有源特性在神经形态计算领域展现出巨大的应用前景.对NbO_(x)忆阻器动力学特性的深入分析和研究有利于忆阻神经元电路的设计和优化.本文基于局部有源理论,采用小信号分析方法对NbO_(x)忆阻器物理模型展开了研究,定量分析了产生尖峰振荡的区域和条件,并确定了激励信号幅值和尖峰频率之间的定量关系.基于上述理论分析,进一步设计了NbO_(x)忆阻器神经元,并结合忆阻突触十字交叉阵列,构建了25×10的尖峰神经网络(spiking neuron network,SNN).最后,分别利用频率编码和时间编码两种方式,有效地实现了数字0到9模式的识别功能.