Комплексное исследование влияния параметров внешних импульсных сигналов на характеристики синаптической пластичности мемристивных устройств

Объектами исследований являются мемристоры (мемристивные структуры и устройства) на основе перспективных диэлектрических материалов и демонстрация их синаптической пластичности. Целью работы является комплексное исследование влияния параметров внешних импульсных сигналов на характеристики синаптической пластичности мемристоров на основе перспективных диэлектрических материалов для создания эффективных и высокостабильных нейроморфных устройств с низким энергопотреблением. В ходе выполнения работ в полном соответствии с заявкой исследованы электрофизические свойства и параметры резистивного переключения мемристивных структур; в соответствии с критериями (стабильное отношение токов в резистивных состояниях, высокая отказоустойчивость, низкое энергопотребление) отобраны мемристивные структуры, на основе которых сформированы мемристивные устройства; исследована синаптическая пластичность мемристивных устройств и наноразмерных «виртуальных» мемристоров, сформированных методом зондовой микроскопии. При выполнении работ использовано аттестованное технологическое оборудование и аттестованные специальные процессы вакуумного осаждения, современное аналитическое оборудование мирового уровня, поверенные/калиброванные средства измерения. Выбранные способы, методы исследований и используемые инструменты соответствуют поставленным научно-техническим задачам и современному уровню науки. Результаты работы: Сформированные мемристивные структуры и устройства на основе ZrO2(Y) демонстрируют малую вариацию параметров резистивного переключения от цикла к циклу и от устройства к устройству, высокую отказоустойчивость и низкие значения потребляемой энергии. Получены зависимости характеристик синаптической пластичности мемристивных устройств микрометровых размеров от формы и амплитуды обучающих импульсов. Показано, что исследуемые устройства при воздействии обучающих импульсов с определенными параметрами демонстрируют как минимум 3000 циклов потенциации/депрессии. Обнаружена синаптическая пластичность наноразмерных «виртуальных» мемристивных устройств, сформированных методом зондовой микроскопии. Её характеристики не уступают таковым, полученным в мемристивных устройствах микрометровых размеров. Новизна состоит в комплексном подходе исследования, учитывающем как материаловедческий подход, так и протокольный подход, который в данной НИР, в свою очередь, подразумевает исследование влияния основных параметров внешних импульсных сигналов на характеристики синаптической пластичности мемристивных устройств. Рекомендации по внедрению: результаты работы рекомендуется использовать при исследовании и разработке новой элементной базы и технологий изготовления нейроморфных систем на основе мемристивных устройств. Область применения: научно-технические результаты предназначены при разработке нейроморфных систем и востребованы ведущими производителями интегральных микросхем и электронной техники, а также другими организациями, заинтересованными в выполнении научных исследований и опытно-конструкторских работ в данной области. Значимость работы состоит в получении научно-технического задела, необходимого для последующих прикладных научных исследований и опытно-конструкторских работ, направленных на разработку и опытно-конструкторскую реализацию элементной базы нейроморфных систем.