忆阻元件的研究进展
忆阻器在电子器件中的应用与性能研究
忆阻器在电子器件中的应用与性能研究忆阻器，也被称为“记忆电阻器”或“触发电阻器”，是一种电子元件，具有非线性电阻特性和记忆效应。
它在电子器件中的应用非常广泛，并且在近年来受到了广泛的关注和研究。
本文将探讨忆阻器在电子器件中的应用和性能研究。
首先，让我们来了解一下忆阻器的工作原理。
忆阻器的基本结构通常由两个材料组成，一个是在电场作用下可以忆化的可变电阻体，另一个是用于控制电场的电极。
当施加一个电压到忆阻器上时，电场的作用会改变可变电阻体的电阻值，这种改变是可逆的且与施加电压的历史有关。
因此，忆阻器可以记住之前经历过的电流或电压信号，并将它们作为之后的输出信号。
忆阻器的应用非常广泛，其中最重要的一项应用是在存储器技术中。
相比传统的存储器技术，如闪存和DRAM，忆阻器具有更高的密度、更低的功耗和更快的读写速度。
这使得忆阻器成为下一代存储器技术的热门候选。
此外，忆阻器还可以应用在神经元仿生电路和人工智能领域中，用于模拟神经元的突触传递机制，实现类似人类大脑的计算能力。
与传统的电阻器相比，忆阻器具有一些独特的性能特点。
首先，忆阻器具有非线性电阻特性，这使得它可以应用于各种非线性电路。
其次，忆阻器的电阻值可以通过控制电压来实现可调，这为电路的灵活调整提供了可能。
此外，忆阻器的忆化效应可以用于存储和处理信息，极大地提高了电路的集成度和效果。
尽管忆阻器在许多领域的应用前景广阔，但目前仍存在一些技术挑战需要克服。
首先，为了实现高性能的忆阻器，需要开发新的材料和工艺技术。
其次，忆阻器的稳定性和可靠性问题也需要解决，以确保长期的可靠运行。
此外，忆阻器与其他器件之间的接口问题也需要研究，以实现更好的集成和互连。
为了解决这些技术挑战，许多研究机构和公司已经投入了大量的研发资源。
他们致力于开发新的材料和制备工艺，提高忆阻器的性能和可靠性。
同时，他们还通过理论模拟和实验验证来深入了解忆阻器的工作机制和性能特点。
这些努力将为忆阻器的应用和性能研究提供重要的理论和实验基础。
忆阻元件
太原科技大学研究生院忆阻器应用于模糊控制的前景与展望王元友（太原科技大学研究生院，山西太原030024）摘要：忆阻器理论的建立为电子电路设计带来了新的发展空间，而它的存在得到了证实，将为整个社会的科技进步谱写新的篇章。
将对模糊控制领域的研究进程起到巨大的推动作用，本文介绍了忆阻器的主要特性和优势，以及展望了忆阻器在模糊控制理论中的一些应用以及发展前景。
关键词：忆阻器；模糊控制理论；电路设计；科技进步Abstract:The establishment of the theory of meristor resistance have brings new development space for electronic circuit design,and they are confirmed, will advance of science and technology of the whole society to write a new chapter. Will of fuzzy control of research in the field of play a great role in promoting process, this paper introduces the main characteristics of yi resistance and advantages, and prospects the memories in the resistance fuzzy control theory of some of the application and development prospect.Keywords: Meristor; The fuzzy control theory; Circuit design; The progress of science and technology中图分类号TU9 文献标识码B0 引言2008 年，Strokov等成功实现了电路世界中的第四种基本无源二端电路元件———记忆电阻器，简称忆阻器(meristor)，证实了美国加州大学伯克利分校的华裔科学家蔡少棠于1971 年提出的忆阻器元件概念和1976 年建立的忆阻器件与系统理论。
!!忆阻器的发展与应用
忆阻器元件的实现
——模型和机理
电子自旋阻塞模型
利用半导体/半金属（或铁磁材料）接触界面附 近与自旋自由度相关的电子迁移受限现象，设计了 基于自旋阻塞（Spin blockade）效应的忆阻器， 其结构如下图所示。
忆阻器元件的实现
——模型和机理
丝导电机制
下列图所示十字交叉杆结构由相互垂直的两层导电纳米线 和中间的电解质层构成。外界施加的激励诱发电解质中导电 丝的形成，此结构中，导电丝的增长等效于金属粒子在微观 距离上的跳跃，可以引起结构电阻的指数衰减，使器件发生 从高电阻状态向低电阻状态的转变，促使忆阻现象发生。
I-V 曲线体现出的电阻滞后转换
具有忆阻现象的十字交叉阵
忆阻器元件的实现
——模型和机理
氧化还原反应
氧化还原反应的发生，往往伴随着反应物质化学状态的改 变。因为物质在不同化学状态时对外界呈现的电阻往往又有 差异，因此氧化还原反应引起的这种变化可以用来实现器件 的忆阻效应。Berzina等通过设计下图所示的结构实现了基 于有机材料（PANI）氧化还原反应的忆阻效应。
忆阻器元件的实现
——模型和机理
其他相关机理
由忆阻器和忆阻系统的理论可知，外加激励能够 引起导电状态发生变化的系统和器件都有被用来实 现忆阻效应的可能。从这种角度讲，忆阻器的实现 机理与模型有更广阔的研究范围，如电子隧穿效应、 渗流理论、材料内陷阱的碰撞电离与重填等。关于 阻值转换行为和模型的讨论也已在各种材料体系中 被广泛涉及，并将引起更广泛的影响。
Contents
1 2 3 4
概念产生与发展
忆阻器元件的实现
忆阻器的应用前景
总结
概念产生与发展
什么是忆阻器？ 忆阻器（Memristor）的概念由加州大学 伯克利分校的蔡少棠（Chua）在1971年 提出。忆阻器是一类具有电阻记忆行为 的非线性电路元件，被认为是除电阻、 电容、电感外的第四个基本电路元件。
二元氧化物忆阻器材料及其在突触领域研究进展
DOI:10.19551/ki.issn1672-9129.2021.08.167金融学专业中外合作办学问题及对策章㊀郡㊀㊀胡㊀霄㊀㊀蔡㊀琳(武汉东湖学院㊀湖北㊀518000)摘要:全球经济的发展在一定程度上促进了我国经济的快速发展㊂只有牢牢抓住机遇,我国经济才能高速发展㊂这门课程需要很多人才,尤其是金融专家,这对中国大学的教育工作提出了更高的要求㊂大学培养的人才必须能够满足社会的发展和需求,并满足社会的包容性需求㊂与过去相比,我国的高等教育有了显着改善,但还不完善㊂由于受过训练的大学生无法充分满足社会的需求,因此必须引入国外的教学方法和教学模式㊂本文主要分析了金融学专业中外合作办学的问题,并针对这些问题提出了具体的解决方案㊂关键词:金融学;运营;中外合作;措施中图分类号:F830-4;G648.9㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1672-9129(2021)08-0173-01㊀㊀1㊀金融学专业中外合作办学中存在的问题1.1教科书的问题㊂一些接受中外合作教育的金融大学向外界宣称,他们正在从国外进口他们使用的教科书,实际上,这些学校的金融教科书根本没有引入外国教科书,即使引入了外国教科书,教师也没有在实际教科书中有效地利用它们㊂为了提高国内外学校运营的质量,一些大学引入了许多外国金融教科书和大纲㊂但是,由于学校没有为引进的教科书提供固定的评估标准,因此引入了许多质量较差和不合适的教科书㊂不仅教科书没有提高教育质量,而且由于教科书的不合理性,金融专业的学习效果大大降低㊂以上两种情况反映了大学的中外合作教育理念,但并未真正实现中外合作教育的内容㊂1.2低级合作伙伴㊂一些合作伙伴的学术和教育水平不能得到完全保证,对合作伙伴的具体条件也没有清晰的了解㊂因此,我国大学在学校运营中的中外合作总体水平较低,可引进的教育方法和教育资源不足以开展深入合作㊂此外,为了吸引学生并增加在校学生的数量,许多大学在公关过程中夸大了中外合作教育的一流质量,因此大大降低了教育质量㊂1.3教师专业性问题㊂金融专业需要很多中外合作的高级教师,但如今,我国教师教育水平参差不齐,而恰好这个专业的教师要求比普通专业更高,因此在聘请老师时,不仅要注意他们的的工作和教学经验,还要注意他们各个方面的能力㊂然而,目前在金融专业任职的教师有高学历,但没有相关的工作经验和出国留学经验,或者没有实践经验和出国留学经验,但是学历相对较低㊂另外,还应具有开放思想的年轻教师,年长的老师是教学团队的坚决拥护者,年轻的老师是教学团队的领导者,二者共同努力,以提高整体教学质量㊂2㊀完善金融学专业中外合作办学的措施2.1选择适合中外合作管理的教科书㊂为了提高中外金融合作的教育质量和水平,首先要解书本问题,改善金融课书本的质量㊂目前,我国大多数已经进行中外合作的学校并没有使用国外的教科书,依旧使用根据我国的基本国情编写的书,虽然适合所有学生,但是由于中外合作教育所要培养的人才是国际人才,中外合作教育的金融学生必须了解本国国情和金融发展,也要了解金融发展㊂但是,国内的教科书无法为金融专业的学生提供这样的学习内容㊂为真正实现中外合作经营金融专业,培养国际人才的目标,应利用中英文双语教科书或英文原版教科书㊂除了国内外教科书所关注的国家以外,还有另一个明显的区别㊂换句话说,国内教科书更侧重于理论,而外国教科书更侧重于实践㊂金融专业的学生不仅可以使用外国教科书来拓宽视野,而且可以将自己的知识与国外的现状相结合以达到国际水平㊂2.2选择合适的合作伙伴㊂我国大学中外合作过程中选择的合作目标水平决定了学校管理中的合作水平㊂想要中外合作教育的质量高,我们的合作伙伴的教学质量就必须高,教学资源必须丰富㊂反之,如果合作伙伴的教学质量较差,教学资源不足,学校的教学质量就会大大降低了㊂因此,大学在开展学校运营中的中外合作时必须选择合适的合作伙伴,在发展中外金融合作教育之前,大学应该对外国合作大学和大学进行充分的了解和详细分析,对外国学校办学的能力和资格有深入的了解㊂2.3教师质量的提高㊂如果教师水平不高,那么我们想要金融专业的合作质量就不会高㊂如果还有别的专业的参与,教学能力就很高,因为合作教学的质量还不错,因为教学经验非常丰富㊂可以看出,财务教师的专业水平与合作教育水平直接相关㊂要培养国际金融人才,必须首先确保培训团队的国际化㊂可以派一些金融教师到外国合作伙伴或其他享有声誉的学校学习,以增进他们的知识并丰富他们的学习经验㊂金融专业的教师必须具有出国留学的经验,还需要回到中国,招募到国外学习的硕士或博士,并招募优秀的外国教师㊂3㊀总结为社会培养高层次的人力资源,合作教育的发展已在一定程度上解决了这一问题㊂现在,已经有好几所大学正在按这个标准进行合作教育,通过使用外国教科书,有高质量的教师,老师的教学质量和学生的学习质量有了很明显的进步,相比之前取得了相当不错的成绩㊂参考文献:[1]张漾滨.改革开放以来中外合作办学问题研究[D].河北师范大学,2008[2]李晨.高等教育国际化背景下的中外合作办学研究[D].青岛大学,2007[3]王悦,房红.中外合作办学存在的问题及对策[J].科技创业月刊,2014(2)[4]贾欣宇,裴英凡,房红.基于中外合作办学的金融学专业人才培养模式研究[J].科技创业月刊,2015(10)DOI:10.19551/ki.issn1672-9129.2021.08.168二元氧化物忆阻器材料及其在突触领域研究进展周小霞㊀邵一凡㊀杨㊀晗㊀王敬蕊(宁波工程学院㊀浙江㊀315211)摘要:近几年该材料在突触仿生功能的运用,让人们对人造神经网络有了更深一步的认识,同时也被认为实现高效脑人工神经网络的独特器件㊂本文将综述近几年研究的二元氧化物材料,如:ZnO㊁TiO x㊁SiO x㊁WO x㊁HfO x㊁TaO x㊁ZrO x氧化物材料关于突触仿生功能的实现,也将概述氧化物材料特点㊁目前采用的制备为忆阻器的方法㊁突触领域的现有研究,并展望未来该领域的更多可能性㊂关键词:二元氧化物;忆阻器;神经元;突触中图分类号:TN606㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1672-9129(2021)08-0173-02㊀㊀引言:忆阻器,全称记忆电阻器(Memristor),表示磁通与电荷之间的关系,最早是由华裔科学家蔡少棠提出,后由惠普实验室证实了它的存在㊂目前基于忆阻器实现的神经网络架构中,通常使用电导表示权重,其用施加电压㊁检测电流的方式来更新和读取权重的过程存在不可避免的电能损耗㊂由于忆阻器的逻辑运算和存储功能的突出特点,也是硬件实现人工神经网络突触的最好方式㊂1㊀忆阻器人工突触功能仿生突触作为连接神经元的重要且必要接口,它的连接强度即权值会随着实现功能过程的不断改变而做自身的调整,脉冲信号是通过神经元产生㊁而经突触传递的,因此,神经元和突触的模型建立是构建脉冲神经网络模型中最重要的两部分㊂1.1突触可塑性㊂人工突触器件的电导可以模拟式地连续调节功能的实现是模拟生物神经突触的可塑性的必要条件㊂㊃371㊃DOI:10.19551/ki.issn1672-9129.2021.08.169关于无机非金属材料的发展趋势浅谈康宇瀚(重庆科技学院㊀401331)摘要:我国金属能源供应不足㊂无机非金属材料是我国现代工业,农业和国防发展必不可少的一部分,本文分析了无机非金属材料工业的发展趋势㊂在考察了国内无机非金属材料的发展现状后,考虑理论指导对材料科学未来发展的影响的同时,对无机非金属应用和发展趋势提出了一些建议㊂关键词:无机非金属;发展趋势中图分类号:TB321㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1672-9129(2021)08-0174-02㊀㊀引言:新型无机非金属材料的出现是为了朝鲜军队的发展,由于后来对无机非金属的深入研究,按照当前材料工业的发展趋势,新型无机非金属材料复合材料被广泛应用于各个领域,并逐渐取代现有的材料,例如,在汽车速度控制,城市建设等行业中,无机非金属材料取代所有普通材料的趋势十分明显㊂1㊀无机非金属材料的优点对金属材料,有机材料和无机非金属材料这三种材料的分析研究表明,无机非金属材料具有很强的完整性㊂由于无机非金属材料本质上是固体材料,因此无机非金属材料具有相对稳定的物理和化学性质,并且在使用过程中不会发生无机非金属材料的老化和风化㊂第二,在正常情况下,无机非金属材料可以承受0.5H-1.0H的高温影响,属于耐火材料中的第一至第三类耐火材料㊂其次,无机非金属材料的结构相对稳定并且具有致密的结构,因此无机非金属材料在防水方面起着很大的作用,并且无机非金属材料可以有效地防止土地和土地的渗透㊂2㊀无机非金属材料的缺陷和措施2.1缺陷㊂从客观的角度来看,无机非金属材料在许多方面表现都相对较好,但这并不意味着该材料没有缺陷㊂相反,目前正在研究的无机非金属材料在缺陷方面更为突出㊂从类别的角度来看,无机非金属材料的问题包括附着力不足,陶瓷现象,陶瓷层破裂和麻泡沫㊂这些缺陷使无机非金属材料无法获得所需的效果㊂最终产品也不理想㊂此外,如果选择有缺陷的无机非金属材料进行生产和加工,则最终产品在使用过程中也会表现出更大的安全隐患,例如更大的爆炸,裂缝,光泽度下降等㊂这对生活和工作产生了不利影响㊂2.2解决方案㊂无机非金属材料中出现缺陷并非偶然,每种类型的缺陷都有其自身的原因,因此需要有效的方法来解决㊂为了避免缺陷的再次发生,有必要通过许多实验客观地选择的解决方案㊂首先,考虑到气泡和针孔的出现,在实际工作中,建议对表面进行有效的酸处理并稀释稀碱溶液,以免出现气泡和针孔㊂3㊀无机非金属材料的应用(1)在建筑工程中的应用㊂尽管我国的建筑业最近发展很快,但同时也出现了能源短缺的问题,但是非金属材料具有能够满足发展需求的优势㊂(2)适用于国防装备㊂作为新型的无机非金属材料,人造晶体㊁无机纤维㊁高级陶瓷等已广泛用于现代国防建设,是不可替代的材料基础㊂首先是人造晶体,其更广泛用于海底通信㊁电子对策㊁弹道制导㊁激光武器等,其次是由于其耐高温和高韧性而广泛用于航空航天的特殊陶瓷㊂4㊀无机非金属材料的发展趋势随着我国化学技术的飞速发展,化学工业日常生产中使用的材料种类也在增加,极大地提高了我国化学工业的发展水平㊂无机非金属材料已逐渐成为社会发展过程中相对普遍的创新材料,并已广泛应用于许多领域,特别是在绿色建筑,信息技术和军事领域㊂无机非金属材料产品丰富,衍生物相对较多,具有环保㊁节能㊁实际使用效率高的优点,可以有效地促进我国经济的快速发展㊂(1)低维发展㊂无机非金属材料的低维发展可以用宏观和微观两种方式表达㊂首先,从宏观的角度来看,低维㊀㊀1.2突触的电阻切换机制㊂忆阻器的电阻切换机制可被分为两种:一种是具有突变的高低两种电阻状态实现 0和 1 之间的储存㊂另一种则表现出电阻缓变的行为㊂2㊀二元氧化物材料二元氧化物相对于多元来说,结构相对简单,制备工艺以及CMOS兼容等优点,是研究突触仿生的重要材料,这些二元氧化物材料主要是来自过渡区的金属氧化物,以及部分镧系金属氧化物,在这些材料中,ZnO㊁TiO x㊁SiO x㊁WO x㊁HfO x㊁TaO x等材料备受研究者的关注㊂2.1ZnO㊂ZnO一般具有良好的生物相容性,并且成本较低,对环境友好的优秀阻变材料㊂ZnO的纯电子结构构成的忆阻器件,它可以模拟生物的神经突触仿生功能和长程可塑性的学习行为㊂ZnO作为最常用的氧化物材料,经常作为一介质层参与其他材料的忆阻器性能测试㊂目前制备该忆阻器件的方法有电沉积㊁热氧化㊁纺丝涂层方法等,不同方法制备出来可有不同特性㊂2.2TiO x㊂TiO x是最具有代表性的一个氧化物忆阻器,忆阻器的实物发现则是惠普实验时提出的TiO x双层结构( 三明治 结构)模拟器㊂由于该忆阻器件本身性能的可靠性㊁稳定性㊁良好可透性㊁成本低㊁易于制造以及有很高的介电常数等性质㊂目前现有的资料显示,由于该物质在现实生活中应用很广泛,故该忆阻器件的制备方法也呈现多样性㊂2.3WO x㊂WO x材料在近几年移动电子需求增加的趋势下,因为它出色的耐受力,灵活的可控性,且当前CMOS工艺兼容结构简单等优良特性,该忆阻器件将成为下一代非易失性存储器的理想选择㊂由于该器件记忆神经网络的低功耗和高集成度等优点,这一功能也就被广泛运用在图像识别㊂2.4SiO x㊂SiO x具有半导体电阻特性且物质的超硬度㊁不易传热等特点,是当前电子技术行业运用最广泛的忆阻器材料之一㊂目前制备SiO x忆阻器件可以通过磁控溅射㊁射频溅射等方法㊂由于SiO x在薄膜不能实现突触权重的可调性,在人工神经网络突出领域得到了限制,就解决该物质在突触领域的性能稳定和权重连续可调问题,仍然是目前实现SiO x在突触领域更好运用的重要问题㊂2.5HfO x㊁TaO x㊁ZrO x㊂HfO x㊁TaO x和SiO x一样,被当做最具潜力的忆阻器材料㊂其中TaO x独特的结构,还具有很好的CMOS兼容性,以此为基础制作出来的器件为新型忆阻器件提供了更优良的特性㊂TaO x和TiO x是现在三星公司研究的最主要研究材料,具有优良的突触可塑性㊂ZrO x㊁HfO x 材料的忆阻器都表现出较高稳定性,同时HfO x忆阻器件还具有低压㊁高速㊁重复性好等优点,可呈现相对于Ti㊁W等更好的突触性能 速度快㊁均一性好㊁可重复写入/擦除,且可以很好地模拟STDP㊁STM和LTM的学习 遗忘 再学习等突触功能㊂3㊀忆阻器在突触领域应用前景现如今,人工智能是现在科技的发展热点,在计算机系统领域有着广阔的前景优势,且忆阻器作为可以实现人体大脑神经网络的重要器件,在这方面的运用或许可以成为改变IT行业的重要器件㊂忆阻器模拟人体大脑突触结构通过脉冲信号实现信息传输,并且它的学习规则与神经网络极其相似㊂结语:忆阻器可通过不同的阻变机制模拟不同的突触功能,上述所有二元氧化物的实现途径都是基于氧空位原理,因此可以明白他们之间的通性 CMOS技术兼容性㊁可操作性强,尺寸小等特点㊂参考文献:[1]李清江,刘海军,徐晖.忆阻器的发展现状与未来\ [J\].国防科技,2016,37(06):9-16.[2]承艳坤,林亚,王中强,徐海阳,刘益春.WO x基忆阻器的信息存储及神经突触仿生研究\[J\].微纳电子与智能制造,2019,1(04):112-120.[3]承艳坤,林亚,王中强,徐海阳,刘益春.WO x基忆阻器的信息存储及神经突触仿生研究\[J\].微纳电子与智能制造,2019,1(04):112-120.(本文通讯作者:王敬蕊)㊃471㊃。
忆阻器的发展与应用
未来研究方向和前景展望
新型材料与技术
探索新型材料和技术，提高忆 阻器的性能、稳定性和可靠性
，降低成本。
神经形态计算
利用忆阻器模拟神经元和突触的 功能，构建神经形态计算系统， 实现更高效、智能的计算。
物联网与边缘计算
将忆阻器应用于物联网和边缘计 算领域，实现数据的就近存储和 处理，提高响应速度和能效比。
化学气相沉积
通过化学反应在基底上生 成忆阻材料薄膜。
微纳加工技术
光刻技术
利用光刻胶和光刻机对忆 阻材料进行微细加工。
刻蚀技术
采用干法刻蚀或湿法刻蚀 技术，对忆阻材料进行高 精度刻蚀。
纳米压印技术
利用纳米压印模板在忆阻 材料上压印出纳米级图案。
性能测试与表征方法
电学性能测试
测试忆阻器的电阻、电容、电感等电 学性能。
应用
MRAM具有非易失性、高速、低功耗等优点， 被广泛应用于嵌入式系统、移动设备、航空航 天等领域。同时，MRAM还有望成为未来神经 形态计算和量子计算的重要硬件基础。
各类存储器性能比较
01
02
03
04
速度
RRAM和PCRAM的读写速度 较快，而MRAM的读写速度
相对较慢。
功耗
RRAM和PCRAM的功耗较低 ，而MRAM的功耗相对较高
神经形态计算挑战
神经形态计算在硬件实现、算法设计 、系统集成等方面面临诸多挑战，如 神经元和突触的复杂动态特性、硬件 资源的有限性等。
基于忆阻器的突触仿生器件
忆阻器作为突触仿生器件
忆阻器具有非易失性、连续可调电阻等特性，可模拟生物突触的权重调节和信息传递功 能。
突触仿生器件应用
基于忆阻器的突触仿生器件在图像识别、语音识别、自然语言处理等任务中展现出良好 性能。
第四种无源电子元件忆阻器的研究及应用进展_蔡坤鹏
系统 输入信号 u(t) 输出信号 y(t)
忆阻系统 I(t) V(t)
忆容系统 V(t) Q(t)
忆感系统 I(t) V(t)
由上述内容可知，忆阻器的定义来源于其φ-Q 关系，但当其扩展为忆阻系统后，忆阻性的体现便 依赖于系统包含 Q 在内的一系列状态变量 x。相对于 φ-Q 关系，忆阻器和忆阻系统呈现出的非线性 V-I 关系更加普适，且便于测量。笔者论述也多数围绕 V-I 关系展开。
1 概念的产生与发展
电阻（R）、电容(C)、电感(L)建立了四个电路变量电
压（V）、电流（I）、磁通量（φ）和电荷量（Q）间
的联系。上述四个电路变量两两之间可以建立六个
数学关系式，其中五对关系式已经为大家所熟知—
—分别来自 R、C、L、Q 的定义和法拉第电磁感应 定律（如图 1 所示），但φ、Q 间的关系却一直没被
M(Q)=dφ (Q)/dQ
(1)
满足公式（1）所定义关系的电路元件被称为忆 阻器。
同时，由 dφ=Vdt，dQ=Idt 可得：
M(Q)=V/ I
(2)
因此，增量忆阻具有与电阻相同的量纲。由公 式（1）可知，忆阻器在某一时刻 t0 的忆阻阻值决定 于通过它的电流从 t=–∞到 t=t0 的时间积分，从而呈 现出电阻的时间记忆特性。当电流或电压为稳恒值 时，忆阻器呈现线性时变电阻的特性；当φ-Q 关系 曲线为直线时，相应地，M(Q)=R，忆阻器呈线性非 时变电阻。因此，在线性网络理论中便没有必要引 入忆阻器。
钙钛矿忆阻器的国内外研究
钙钛矿忆阻器的国内外研究
钙钛矿忆阻器是一种新型的电子器件，具有忆阻效应，可以在电场作用下改变电阻值，具有非常广泛的应用前景。
近年来，国内外对钙钛矿忆阻器的研究越来越深入，取得了一系列重要进展。
在国外，美国、日本、韩国等国家的科学家们一直在钙钛矿忆阻器的研究领域中发挥着重要作用。
美国的科学家们在钙钛矿忆阻器的制备和性能研究方面取得了很多重要进展，他们发现，通过控制钙钛矿晶体的缺陷结构和掺杂材料，可以显著提高钙钛矿忆阻器的性能。
日本的科学家们则在钙钛矿忆阻器的应用方面取得了很多重要进展，他们发现，钙钛矿忆阻器可以用于存储器、逻辑电路、传感器等领域，具有非常广泛的应用前景。
在国内，钙钛矿忆阻器的研究也在不断深入。
中国科学院物理研究所的科学家们在钙钛矿忆阻器的制备和性能研究方面取得了很多重要进展，他们发现，通过控制钙钛矿晶体的生长条件和掺杂材料，可以显著提高钙钛矿忆阻器的性能。
此外，中国科学院物理研究所的科学家们还在钙钛矿忆阻器的应用方面取得了很多重要进展，他们发现，钙钛矿忆阻器可以用于人工智能、量子计算等领域，具有非常广泛的应用前景。
钙钛矿忆阻器是一种非常有前途的电子器件，国内外的科学家们在钙钛矿忆阻器的研究领域中取得了很多重要进展，这些进展为钙钛矿忆阻器的应用提供了坚实的基础，也为我们探索更多的应用领域
提供了新的思路和方法。
基于VO2的忆阻器件研究及其在神经形态计算中的应用
基于VO2的忆阻器件研究及其在神经形态计算中的应用基于VO2的忆阻器件研究及其在神经形态计算中的应用摘要：忆阻器件是一种新型的电子器件，具有类似人类记忆的特性，可以用于神经形态计算。
本文主要介绍基于VO2的忆阻器件的研究现状，并探讨其在神经形态计算中的应用前景。
1. 引言随着人工智能和神经形态计算的快速发展，需要开发新型器件来模拟人类大脑的工作机制。
忆阻器件作为一种能够模拟神经突触的器件，引起了研究者的广泛关注。
VO2是一种具有金属-绝缘体转变特性的材料，被认为是制作忆阻器件的理想材料。
2. VO2忆阻器件的工作原理VO2忆阻器件的工作原理是基于VO2材料的相变性质。
当VO2材料处于高温金属相态时，具有低电阻。
而当温度降低到临界点以下时，VO2会自动转变为绝缘体相态，此时具有高电阻。
通过控制VO2材料的温度，可以实现对器件电阻的调控。
3. VO2忆阻器件的研究现状目前，研究者们已经成功地制备了基于VO2的忆阻器件，并对其性能进行了广泛研究。
实验结果表明，这种器件具有快速的相变速度和可靠的电阻调控性能。
此外，VO2忆阻器件的功耗低，适用于大规模集成电路系统。
4. VO2忆阻器件在神经形态计算中的应用4.1 图像识别VO2忆阻器件可以模拟神经突触的可塑性特征，实现对输入图像的逐步学习和优化。
通过调节器件的电阻，可以实现对图像特征的提取和分析，从而实现高效准确的图像识别。
4.2 模式识别忆阻器件具有长期记忆的特性，可以存储和提取复杂的模式信息。
在神经形态计算中，可以利用这种特性实现模式的识别和分类，例如语音、文本等。
4.3 智能优化基于VO2的忆阻器件可以用于神经形态计算中的优化问题。
通过模拟神经突触的学习机制，可以实现自动学习和优化，提高问题求解的效率和准确性。
5. 应用前景和挑战基于VO2的忆阻器件在神经形态计算中具有广阔的应用前景。
然而，其在实际应用中仍然面临一些挑战，例如器件的稳定性、可靠性以及大规模制备等。
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国内研究现状
2008 年, 北京邮电大学开始对忆阻元件进行研 [ 3] 究, 目前已取得了一定的研究成果 。考虑到式 ( 4) 在 w ( t) ∀ ( 0, D) 条件下才成立, 当超出这个范围时, 例如 , 某时刻 w ( t) = 0 或 w( t) = D, 则此时的忆阻元 件等效为一个无记忆的线性电阻元件, 电阻不受电流 控制。 由此研究了元件的积分形式的数学模型。 我们将 w ( t) ∀ ( 0, D) 称为边界条件。 考虑初始 条件 , 设初始状态不为 0, 即 w ( t) | t= 0 # 0, 则在不考 虑边界条件下得到忆阻元件的积分模型为 t 1 - R off w 2 ( t) + DR off w ( t) + u( t) dt = 0 2 v 2R on v R on v R off w 2 ( 0) - 1 w 2 ( 0) - DR off w ( 0 ) ( 5) 2R on v 2 v R on v
Abstract: Memrist or is a new passive circuit element w hich prov ides a f unct ional relatio n betw een char ge and mag net ic f lux . M em rist or can be called the fo urt h circuit elem ent . T he basic concept , mo del and mat hemat ical ex pression of memrist or ar e intro duced f irst ly, and t hen t he review about st udy on memristo r in China and ot her countr ies is g iv en. T he st udy o n m em rist or focused o n it s mat hemat ical m odel, proper t ies and t he perfo rmances of so me simple circuit s w hich are consist of memr ist or and ot her elements in Chi na. In o ther conut ries t he st udy focused on t he m em risor pot ent ial applicat ion in all fields and t he deduc t ion o f memcapacit or, meminduct or, t he memcapacit at ive and meminduct ive sy st ems based o n memristo r. Keywords: memr ist or; mat hemat ical model; m em capacit or; m em inducto r
表1 系统类型 流 控忆组系统 压 控忆组系统 压 控忆容系统 荷 控忆容系统 流 控忆感系统 链 控忆感系统 记忆系统的定义方程 端口方程 u = R M ( x , i, t) i i = G M ( x , u, t) u q = C M ( x , u, t) u u = DM ( x , q, t) q = L M ( x , i, t) i i = A M ( x , , t) 表2 元件类型 流 控忆阻元件 压 控忆阻元件 压 控忆容元件 荷 控忆容元件 流 控忆感元件 链 控忆感元件 状态方程 x = f ( x , i, t) x = f ( x , u, t) x = f ( x , u, t) x = f ( x , q , t) x = f ( x , i, t) x = f ( x, , t)
∃
50 x = f ( x, , t) 其中 , L 是忆感 , 取决于系统状态, L 件研究后 , 给出了其 Spice 模型
[ 14]
电气电子教学学报
第 32 卷
1
( 14) 是 L 的倒数。
文献 [ 4] 作者在此基础上对忆阻、 忆容和忆感元 。他们定义了六 种类型的记忆系统和记忆元件 , 如表 1 和表 2 所示。 并说明了各种元件和系统中参数间的关系。
0
引言
视 , 因为并没有真正的无 源忆阻元件被制 造出来。 直到 2008 年惠普实验室声明成功制作出了基于金 属和金属氧化物的纳米尺度的忆阻元件 , 并建立了 忆阻元件的微分数学模型[ 2] , 才使大家重拾此话题。 自 2008 年以后, 关于忆阻元件的研究论文相继 出现在一些杂志和会议论文集中 , 本文根据文 献资料对近几年的研究情况做一小结。
第6期
俎云霄 , 于歆杰 : 忆阻元件的研究进展
49
1
忆阻元件的模型及其数学表示
蔡先生给出的忆阻元件的数学模型为 M( q) = d ( q) / dq ( 1) u( t) = M[ q( t) ] i( t) ( 2) 惠普实验室给出的忆阻元件的基本模型如图 1
当有边界时 , w 的取值范围是 0 到 D 。 对式 ( 5) 进行修正得到有边界条件时忆阻的数学模型为 D 2 v Ron A i(t) = 1 t/ A + B / 4A - C/ A t u(t) d ∃ i
[ 3] [ 4]
图 2 基 本的无源无记忆元件和记忆元件系统图
张旭 , 周玉泽 , 闭强 , 杨 兴华 , 俎云霄 . 有边界 条件的忆阻元 件 模性及其性质 , 北京 : 物理学报 , 2010, 59( 9) : 6669 6676 M . It oh, L. O. Chua. M emris t or O scill at ors, In t ernat ional Journal of Bifu rcat ion and Ch aos, 2008, 18( 11) : 3183 3206 Y u Zhang, X uliang Zhang, Juebang Y u. A pproxim at ed SPICE M odel f or em rist or, 2009 Int ernat ional Conf erence on Commu n icat ions , Cir cuit s and Sys t ems, 2009: 928 931 [ 6] D ong ping W an g, Zhiheng H u, X un Y u, Ju ebang Y u. A PW L M odel of M emrist or an d It s A pplicat ion Ex ampl e, 2009 Int er n at ional Conf erence on Comm unicat ions, Circu its and Sys t ems, 2009: 932 934 [ 7] W ei. dong W an g, Q in Y u, Ch unxi % an g X u, Y u hong Cu i. St udy of Fil t er haracterist ics Based on PW L M em rist or, 2009 In ternat ion al Conf erence on Com municat ions, Syst em s, 2009: 969 973 [ 8] Q in Y u, Zhiguang Q in , Jueban g Y u, Y uming M ao. T ran smis s ion Ch aract erist ics St udy of M emrist ors Bas ed O p A mp Cir cuit s. 2009 Int ern at ional C onf erence on Commu nicati on s, Cir cuit s and Sys tems, 2009: 974 977 [ 9] Weiheng Sun, Chunf u Li, Jueb ang Yu . A Sim ple M emri st or Based Chaot ic scil lator, [ 10] 2009 Int ern at ional Conf erence on Communicat ions, Circu it s and Syst ems, 2009: 952 954 K l aus W it risal , A M emrist or Based M ult icarrier U WB R e ceiver, Proceedings of 2009 IEEE Int ern at ional Conf erence on U l t ra Wideband, 2009: 678 683 [ 11] David V arghese, Gaurav G andh i. M emrist or based H igh Lin ear R ange if f erent ial Pair, 2009 Int ernat ional Conf erence on C om municat ions, Circu its and Syst ems, 2009: 935 938 [ 12] A . Delgado. In put O ut put Lin earizat ion of M emrist ive Sys t ems, 2009 IEEE N anot ech nology M at erial s and Devi ces C on feren ce, 2009: 154 157 [ 13] M . D i V entura, Y . V . Pershin, L. O. Chua. Circuit Element s W it h M emory: Mem rist ors, M emcapacit ors, and M eminductors, Proceedings of t he IEEE, 2009, 97( 10) : 1717 1724 Circuit s an d