[论文解读] A Memadmittance Systems Model for Thin Film Memory Materials

Blaise Mouttet|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2010

Advanced Memory and Neural Computing参考文献 6被引用 7

一句话总结

本文提出了一种记忆导纳系统模型，将薄膜材料中的记忆电容效应与忆阻器框架统一起来。通过广义导纳公式将导电桥的横截面积与电容变化联系起来，该模型将忆阻行为扩展至包含动态电容记忆，为氧化物薄膜中的电阻和电容切换提供了统一的理论基础。

ABSTRACT

In 1971 the memristor was originally postulated as a new non-linear circuit element relating the time integrals of current and voltage. More recently researchers at HPLabs have linked the theoretical memristor concept to resistance switching behavior of TiO(2-x) thin films. However, a variety of other thin film materials exhibiting memory resistance effects have also been found to exhibit a memory capacitance effect. This paper proposes a memadmittance (memory admittance) systems model which attempts to consolidate the memory capacitance effects with the memristor model. The model produces equations relating the cross-sectional area of conductive bridges in resistive switching films to shifts in capacitance.

研究动机与目标

• 将薄膜材料中的记忆电容效应与已建立的忆阻器模型统一起来。
• 填补具有电阻和电容切换行为材料在理论建模方面的空白。
• 开发一个系统级框架，以捕捉纳米尺度存储材料中的动态导纳行为。
• 为理解电阻切换薄膜中导电桥横截面积的演化提供理论基础。

提出的方法

• 将记忆导纳（memadmittance）模型作为忆阻器概念的扩展，以包含电容记忆效应。
• 推导出将导电丝的时变横截面积与电容变化联系起来的方程。
• 将该模型应用于如TiO2-x等薄膜材料，其中可观察到电阻和电容切换现象。
• 采用系统理论方法，基于丝的演化描述动态导纳响应。
• 将忆阻器的磁链-电荷关系与广义导纳公式相结合，以同时在电导和电容中引入记忆。
• 采用现象学方法，对导电桥的演化及其对介电响应的影响进行建模。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在理论上将薄膜材料中的记忆电容效应与忆阻器模型统一？
• RQ2 导电丝的横截面积与电阻切换材料中产生的电容变化之间存在何种关系？
• RQ3 广义导纳模型是否能在一个框架内捕捉电阻和电容记忆行为？
• RQ4 控制氧化物薄膜中动态导纳响应的关键物理参数是什么？
• RQ5 导电桥的演化如何影响系统的等效电容？

主要发现

• 忆导纳模型成功地将忆阻器概念扩展至包含电容记忆，为电阻和电容切换提供了统一描述。
• 该模型建立了导电桥横截面积与薄膜材料中可测量电容变化之间的直接关系。
• 从模型推导出的方程表明，电容随电流的时间积分和导电丝的演化几何形状而变化。
• 该框架适用于TiO2-x以外的多种薄膜材料，包括同时表现出电阻和电容记忆效应的材料。
• 该方法为设计具有可调电阻和电容响应的多功能存储器件提供了理论基础。
• 该模型提供了一个系统级视角，可指导纳米尺度存储材料中动态导纳的实验表征。