Simulation Studie der interfacialen Schaltmemristorstruktur und der Leistung von neuronalen Netzen

In dieser Studie wurde die Architektur eines interfacialen Schaltmemristors untersucht, der eine Metall-Isolator-Metallstruktur aus Pt/SrTiO3/Nb-SrTiO3 besitzt. Die Leistung eines neuronalen Netzwerks, das Memristoren als seine Synapsenkomponenten nutzt, wurde ebenfalls mit systemweiten Simulationen untersucht. Ein Finite-Elemente-Solver, COMSOL Multiphysics, wurde verwendet, um die Eigenschaften der synaptischen Geräte zu simulieren, insbesondere die Änderung des Leitwerts, unter Verwendung einer Reihe von Impulsen für eine gegebene Architektur. Eine Open-Source-Software, NeuroSim, wurde verwendet, um die Fähigkeit des neuronalen Netzwerks zu simulieren, handgeschriebene Ziffern zu erkennen und zu identifizieren. Elektrostatik, Massentransport und thermoelektrische Emission wurden numerisch in vollständig gekoppelter Weise gelöst, um die Modulation der Schottky-Barrierehöhe am Pt/SrTiO3-Kontakt mithilfe der angelegten Vorspannung zu modellieren. Die Barrierehöhe ist eine Funktion der Konzentration von Sauerstofffehlstellen im SrTiO3 in der Nähe des Kontakts. Die allmähliche Änderung des Profils der Sauerstofffehlstellenkonzentration, die durch aufeinanderfolgende Impulse verursacht wird, führt zu einer allmählichen Änderung des Leitwerts. Unter Verwendung der Simulationen wurden die Einflüsse der Modifikation der Gerätearchitektur, insbesondere die Veränderung der Größe des Schottky-Kontakts, auf die langfristige Potenzierung und Depression für planare Geräte analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass ein kleinerer Schottky-Kontakt zu einer höheren Ziffernerkennungsrate führt. Basierend auf diesem Ergebnis wurde eine dreidimensionale Gerätearchitektur entworfen, die vertikal stapelbar ist.