憶阻器(memristor)作為一種有記憶功能的非線性電阻,帶來了電子電路的結構體系、原理、設計理論的巨大變革,是繼電阻、電容、電感之后的第四種無源基本電路器件,為電子技術存儲的進一步提高提供了方向。本課題主要探究基于雞蛋清蛋白材料的柔性透明憶阻器的阻変性能和電子人工突觸性能。在此基礎上,探究不同的電極材料對器件性能的影響,以及阻變層蛋白溶液嵌入金屬金對器件性能的影響。另外本課題所制備的憶阻器件具有高度的透光率和靈活性,其使用的阻變材料雞蛋清具有生物相容性、可降解性,材料廉價等優(yōu)點。本課題主要內(nèi)容如下:1.采用可溶解的蛋白膜作為阻變層,制備的鎢(W)/蛋清(Egg albumen)/氧化銦錫(ITO)/聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的“三明治”結構的憶阻器,具有良好的均勻性和非常高的透明度。器件的高低阻能穩(wěn)定至少100圈且比率可達兩個數(shù)量級,這證明了器件具有可復寫的開關行為和穩(wěn)定的存儲數(shù)據(jù)能力。此外,所制備的存儲器件在經(jīng)受反復彎曲后顯示出良好的機械耐久性和可靠性。在神經(jīng)仿生學中,通過調(diào)節(jié)施加在該器件的脈沖電壓來模擬生物突觸功能,發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)脈沖幅度可以實現(xiàn)成對脈沖促進(paired-pulse facilitation,PPF)到成對脈沖抑制(paired-pulse depression,PPD)的轉變,同時,觀察到脈沖頻率的大小和脈沖數(shù)的多少對該器件的遺忘速度以及長短期可塑性的轉換有很大影響。實驗結果表明,這種基于雞蛋蛋白的憶阻器件采用廉價天然的有機材料來實現(xiàn)智能人工突觸系統(tǒng),其在生物相容性和可生物降解的電子器件中具有吸引力。2.影響憶阻器阻變性能好壞的因素不僅僅取決于阻變材料的選擇,電極材料也會影響憶阻器性能以及阻變開關機制。在器件結構不變的情況下將電極鎢(W)換成活性電極銀(Ag),分析基于Ag電極的阻變存儲器電化學性能。同時比較兩種不同電極材料對蛋白薄膜型阻變存儲器阻變特性的影響。通過實驗發(fā)現(xiàn)上電極為W電極時,器件表現(xiàn)出典型的互補電阻切換行為,而采用Ag電極時,器件表現(xiàn)為雙極電阻切換行為,這可能是由于活性電極Ag在阻變介質材料中在電場作用下發(fā)生遷移和擴散,參與器件的高低阻轉換。3.改善憶阻器阻變性能的另一個重要的方法為對阻變功能層材料的優(yōu)化,這里,我們在蛋白溶液中摻入一定濃度的金屬金作為阻變層,用于研究器件阻變性能,以及模擬神經(jīng)突觸仿生性能。實驗結果表明這種結構下的器件表現(xiàn)出典型的雙極性憶阻行為,并且測得流過器件的電流呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢。這種現(xiàn)象可用來模擬生物突觸對刺激的感知和記憶能力,豐富了模擬神經(jīng)突觸的種類。
【學位單位】：河北大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN60;TB383.2
【部分圖文】：

存儲器的分類

鐵電存儲器工作原理示意圖

磁性存儲器工作原理示意圖
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本文編號：2852701