發(fā)布時(shí)間：2020-08-31 16:08

　　 人腦憑借突觸活動(dòng)控制的高層次信息存儲(chǔ)和處理能力,可以執(zhí)行各類(lèi)復(fù)雜的學(xué)習(xí)、記憶、認(rèn)知和識(shí)別功能,其效率是傳統(tǒng)信息存儲(chǔ)和處理設(shè)備所無(wú)法比擬的。當(dāng)前,基于神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的人工智能系統(tǒng)已成為最有希望在后摩爾時(shí)代突破“馮.諾依曼瓶頸”進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)大數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)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(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)器件、納米單元、量子點(diǎn)和分子器件等已被用于模擬人腦功能。但是,基于此類(lèi)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(xué)習(xí)能力,因此無(wú)法高效地執(zhí)行復(fù)雜的神經(jīng)功能。近年來(lái),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(jiǎn)單有效的途徑。本論文在前期研究的一種機(jī)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(jī)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(wèn)題優(yōu)化和神經(jīng)功能模擬方面的應(yīng)用,為有機(jī)憶阻器的理論發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用提供了技術(shù)儲(chǔ)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(xué)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(duì)優(yōu)化的器件進(jìn)行神經(jīng)形態(tài)的功能模擬。因此,本章節(jié)不僅驗(yàn)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(duì)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(huì)產(chǎn)生大量的氣泡,隨著刺激的過(guò)量,氣泡甚至?xí)l(fā)生破裂。這種破壞性的氣泡嚴(yán)重影響了憶阻器對(duì)神經(jīng)突觸功能的模擬。由于氣泡在器件的陽(yáng)極,也就是ITO電極,與活性層之間產(chǎn)生,因此,我們?cè)谶@兩層之間增加修飾層,來(lái)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(dòng)態(tài)調(diào)控分析阻變行為的研究,本章節(jié)通過(guò)構(gòu)建基于不同有機(jī)物(如P5、C60、PS和PSC60)的二極管器件驗(yàn)證了這種基于氧離子遷移機(jī)制的二極管器件結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行推廣。
【學(xué)位單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN60
【部分圖文】：

氧空位從二氧化鉑進(jìn)入鈦電極產(chǎn)生相對(duì)均勻的 TiO2和 TiO2-x薄膜（圖1.1）[24]。更詳細(xì)的說(shuō)，二氧化鈦是絕緣的（實(shí)際上是一個(gè)半導(dǎo)體），但是 TiOx是導(dǎo)電的，因?yàn)樗难蹩瘴粩y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(dòng)。如果在頂電極施加正電壓，它會(huì)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(dǎo)電，從而該器件開(kāi)始工作。施加負(fù)電壓則具有相反的效果：氧空位被吸引離開(kāi) 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(jī)二極管憶阻器由電極和有機(jī)活性層組成，現(xiàn)在有機(jī)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(xué)上來(lái)說(shuō)，晶體管憶阻器類(lèi)似于神經(jīng)系統(tǒng)中的樹(shù)突。頂柵式晶體管憶阻器更是因

目前，聚合物憶阻器的機(jī)制主要包括離子遷移、氧化還原反應(yīng)、電荷轉(zhuǎn)外，因?yàn)榫酆衔锸怯梢恍┗灸K合成而來(lái)，所以可以對(duì)其化學(xué)、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(jī)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(shí)體進(jìn)行合成和提純，進(jìn)而避免了聚合物材料的多分散件性能可變的問(wèn)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(guò)熱蒸鍍的方法直接沉積成膜[41,42]。盡管有這些優(yōu)勢(shì)子材料在憶阻器領(lǐng)域一直沒(méi)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(guò)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(guò)形成高度有序到大幅度提高，進(jìn)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(jí)的 CuPc 微疇主導(dǎo)的這個(gè)設(shè)計(jì)原則，以及類(lèi)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(lèi)似的憶阻性能[46]。此的化學(xué)物種特別是氧化還原劑有強(qiáng)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(dǎo)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(jìn)而在內(nèi)部生成離子遷移基的 MPcs 憶阻器具有很強(qiáng)可行性和研究?jī)r(jià)值。機(jī)分子依靠復(fù)雜的化學(xué)合成和組裝制備，但是，利用生物分子復(fù)雜過(guò)程[50]。考慮到生物可降解、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(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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

本文編號(hào)：2809030