Estudo de Simulação da Estrutura de Memristor de Comutação Interfacial e Desempenho de Rede Neural

Neste estudo, foi investigada a arquitetura de um memristor de comutação interfacial, que possui uma estrutura de metal-isolante-metal de Pt/SrTiO3/Nb-SrTiO3. O desempenho de uma rede neural que utiliza memristores como seus componentes sinápticos também foi examinado com simulações em nível de sistema. Um solucionador de elementos finitos, COMSOL Multiphysics, foi utilizado para simular as características do dispositivo sináptico, especificamente, a mudança de condutância, usando uma série de pulsos para uma determinada arquitetura. Um software de código aberto, NeuroSim, foi utilizado para simular a capacidade da rede neural de reconhecer e identificar dígitos manuscritos. Equações de eletrostática, transporte de massa e emissão termiônica foram resolvidas numericamente de forma totalmente acoplada para modelar a modulação da altura da barreira Schottky no contato Pt/SrTiO3 utilizando o viés aplicado. A altura da barreira é uma função da concentração de vacantes de oxigênio no SrTiO3 próximo ao contato. A mudança gradual do perfil de concentração de vacantes de oxigênio causada por pulsos sucessivos resulta na mudança gradual da condutância. Utilizando as simulações, foram analisadas as influências da modificação da estrutura do dispositivo, e mais especificamente, a mudança do tamanho do contato Schottky, na potenciação e depressão a longo prazo para dispositivos planares. Os resultados mostram que um contato Schottky menor resulta em uma maior taxa de reconhecimento de dígitos. Com base nesta descoberta, uma arquitetura de dispositivo tridimensional que pode ser empilhada verticalmente foi projetada.