Математическое моделирование резистивного переключения в мемристоре на основе полной модели процессов массопереноса кислородных вакансий и ионов

Ибрагим, А. Х. А.; Бусыгин, А. Н.; Удовиченко, С. Ю.; Ebrahim, A. H. A.; Busygin, A. N.; Udovichenko, S. Yu.

Создана относительно простая математическая модель динамического переключения мемристора на основе полной физической модели процессов стационарного массопереноса кислородных вакансий и ионов с учетом их рождения, рекомбинации и диффузии в электрическом поле в структуре «металл – оксид – металл» при доминирующем транспортном механизме туннелирования электронов через кислородные вакансии. Представлены результаты численного моделирования массопереноса кислородных вакансий по толщине оксидного слоя мемристора. Найдены распределения концентрации вакансий в зависимости от приложенного напряжения на электроды и от температуры мемристора. Получено хорошее совпадение участка вольт-амперной характеристики при переключении мемристора из низкопроводящего в высокопроводящее состояние, найденного в результате численного моделирования и экспериментально. В бесформовочном нефиламентном мемристоре заметный градиент температуры отсутствует, поскольку джоулев нагрев мал из-за низкой плотности тока электронов. Поэтому температура присутствует в модели как параметр. Показано, что при температуре мемристора более 600 К можно пренебречь процессом рекомбинации вакансий с ионами и существенно упростить процедуру математического моделирования резистивного переключения мемристора, исключив уравнение массопереноса ионов кислорода, а также рекомбинационный член в стационарном уравнении массопереноса кислородных вакансий. Разработанная математическая модель динамического переключения мемристора, включающая систему стационарных обыкновенных дифференциальных уравнений, предназначена для моделирования работы больших мемристорных массивов в нейроморфных вычислительных устройствах и может оказаться предпочтительней по отношению к известным схемотехническим моделям, которые включают в себя определенный набор подгоночных параметров для совпадения результатов моделирования с экспериментальными характеристиками мемристора.

Математическое моделирование резистивного переключения в мемристоре на основе полной модели процессов массопереноса кислородных вакансий и ионов

Связанные документы (рекомендация CORE)

Новости проекта

Новости

Партнеры

Индексация