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Während die Leitfähigkeit eines Memristors erster Ordnung vollständig durch externe Stimuli definiert ist, wird sie bei einem Memristor zweiter Ordnung sowohl von den externen Stimuli als auch von seinem aktuellen internen Zustand bestimmt. Infolgedessen ermöglicht die Dynamik solcher Geräte eine natürliche Nachahmung des zeitlichen Verhaltens biologischer Synapsen, die die Spike-Zeitinformationen in synaptischen Gewichten kodieren. Hier demonstrieren wir eine neue Art von Funktionalität eines Memristors zweiter Ordnung in der ferroelectrischen HfO2-basierten Tunnelverbindung auf Silizium. Die kontinuierliche Änderung der Leitfähigkeit in der p+-Si/Hf0.5Zr0.5O2/TiN Tunnelverbindung wird durch das allmähliche Umschalten der Polarisation in den ferroelektrischen Domänen der polykristallinen Hf0.5Zr0.5O2-Schicht erreicht, während die kombinierte Dynamik des internen elektrischen Feldes und der Ladungsfalle/-freigabe an den Defektzuständen an der unteren Si-Oberfläche das zeitliche Verhalten des Memristor-Geräts definiert, ähnlich wie bei biologischen Systemen. Der implementierte ferroelektrische Memristor zweiter Ordnung weist verschiedene synaptische Funktionalitäten auf, wie beispielsweise gepaarte Puls-Potenzierung/-Depression und spike-ratenabhängige Plastizität, und kann als Baustein für die Entwicklung neuromorpher Rechenarchitekturen dienen.
Mikheev et al. (Mon,) haben diese Frage untersucht.