Міністерство освіти і науки України Запорізький національний технічний

  • Размер: 235 Кб
  • Количество слайдов: 13

Описание презентации Міністерство освіти і науки України Запорізький національний технічний по слайдам

Міністерство освіти і науки України Запорізький національний технічний університет     Каф. МіНЕ РозрахунковеМіністерство освіти і науки України Запорізький національний технічний університет Каф. МіНЕ Розрахункове графічне завдання з дисципліни «Електронна техніка. Сучасні напрямки» «Мемристорні наноелектронні пристрої пам ’ яті» Виконала студентка гр. РТ-310 О. А. Рябченко Прийняв: А. В. Коротун

У 1971 р. американський теоретик-схемотехнік Леон Чуа ( L.  Chua ) ввів поняття мемристора, назвуУ 1971 р. американський теоретик-схемотехнік Леон Чуа ( L. Chua ) ввів поняття мемристора, назву якого було утворено шляхом об’єднання двох слів — memory і resistor , тобто опір з пам’яттю. Як відомо, електричне коло можна описати чотирма фізичними величинами: двома локальними — силою струму і зарядом та двома диференціальними — магнітним потоком і різницею потенціалів (електричною напругою). Ці чотири характеристики попарно пов’язані одна з одною. Так, опір визначає взаємозв’язок сили струму і напруги, ємність — напруги і заряду, індуктивність — магнітного потоку і сили струму. Відповідно є три базові матеріальні елементи, які реалізують ці взаємозв’язки, — резистор, конденсатор і котушка індуктивності (рис. 1). Не вистачало четвертого базового елемента, який пов’язав би магнітний потік із зарядом. Як показав Л. Чуа, його неможливо скласти із зазначених трьох пасивних елементів, хоча можна змоделювати за допомогою комбінації активних пристроїв, наприклад операційних підсилювачів.

Рис. 1. Чотири фундаментальні величини електричного кола: напруга v, струм i,  електричний заряд q іРис. 1. Чотири фундаментальні величини електричного кола: напруга v, струм i, електричний заряд q і магнітний потік φ. Функціональний зв’язок між ними визначається базовими елементами — опором R, індуктивністю L, ємністю С і мемристивністю M. Штрихова лінія — втрачений зв’язок між φ і q. Отже, ще до недавнього часу основні електричні схеми було побудовано на трьох пасивних елементах. Щодо четвертого елемента, то у своїй роботі Л. Чуа лише продемонстрував теоретичну можливість існування мемристора, проте не вказав шляхи його фізичної реалізації

Біполярні резистивні перемикання спостерігаються переважно тоді, коли між металевими обкладинками знаходиться неоднорідний за киснем шар діелектрика,Біполярні резистивні перемикання спостерігаються переважно тоді, коли між металевими обкладинками знаходиться неоднорідний за киснем шар діелектрика, який або створюється штучно на основі двох шарів бінарного оксиду, або виникає природним шляхом у плівках складних оксидів перехідних металів. На рис. 2 умовно показано просторову зміну ступеня допування неоднорідного шару діоксиду титану у вихідному стані, високорезистивному стані при подаванні на лівий електрод негативного потенціалу і в низькорезистивному стані при подаванні позитивного потенціалу на лівий електрод. Рис. 2. Схематичне зображення просторового розподілу кисневих вакансій у неоднорідному прошарку з діоксиду титану, який знаходиться між двома металевими електродами мемристора : а — вихідний стан; б — високорезистивний стан; в — низькорезистивний стан

Внесок українських вчених Рис. 3. Типові вольт-амперні характеристики контактів срібла з с-орієнтованою плівкою ітрій-барієвого купрату, вВнесок українських вчених Рис. 3. Типові вольт-амперні характеристики контактів срібла з с-орієнтованою плівкою ітрій-барієвого купрату, в яких електронний транспорт здійснюється вздовж осі с (а) і в площині ab (б). Стрілками показано напрямки зміни струму, що пропускається крізь контакт; на вставках схематично зображено досліджені зразки

Перспективи практичного застосування мемристорів Це двоконтактний пристрій, і тому його можна досить просто інтегрувати в багатошаровіПерспективи практичного застосування мемристорів Це двоконтактний пристрій, і тому його можна досить просто інтегрувати в багатошарові матриці взаємно перпендикулярних металевих на-нодротів (nanowire crossbars). Така архітектура компактніша і не вимагає так званих транзисторів доступу, які використовують у сучасній архітектурі флеш-пам’яті, а логіка керування такою матрицею перетинних нанодротів набагато простіша (рис. 4). Рис. 4. Принципова схема матриці взаємно перпендикулярних металевих нанодротів, розділених оксидними прошарками (crossbar-архітектура).

  По-друге, перехід від більш провідного до менш провідного стану в мемристорах безперервний (рис. 3). По-друге, перехід від більш провідного до менш провідного стану в мемристорах безперервний (рис. 3). Це означає, що побудовані на їх основі електронні схеми можуть мати велику кількість різних провідних станів. Відзначимо у зв’язку з цим препринт, що з’явився у жовтні 2013 р. і в якому на основі ефекту ре-зистивних перемикань у манганіті було реалізовано 6 -бітову багаторівневу комірку пам’яті. Ще більш привабливою є ідея створення великого електронного кола, що складалося б тільки зі сполучених між собою мемристорів, і тому його архітектура була б принципово відмінною від архітектури фон Неймана, на якій побудовано всю наявну електроніку.

Практична частина Вихідні дані • X - 1,  Y – 8 • Згідно варіантів завдань:Практична частина Вихідні дані • X — 1, Y – 8 • Згідно варіантів завдань: • Y –парне. Розглядається електрон в зоні провідності • Структура: Si 0. 7 Ge 0. 3/ Si • Δ Ec = 0, 0056 е. В • Δ Ev = 0, 22 е. В • m * n = 0. 55 me / 1. 06 me • m * p = 0, 34 me /0, 81 me • l = 10 a = 10 * 5, 5 нм = 5 5 нм

f E( ) 1 2 E m 1 U 0 E m 2 m 1 mf E( ) 1 2 E m 1 U 0 E m 2 m 1 m 2 E U 0 E( ) 1 tan E 2 m 1 h f 1 E( ) 1 2 E m 1 U 0 E m 2 m 1 m 2 E U 0 E( ) f 2 E( ) 1 tan E 2 m 1 h f 3 E( ) f 1 E( ) f 2 E( ) Рисунок 2. 2. – Графік для знаходження значення енергії

 • N -1 9, 8*1015 N - Кількості метастабільних рівнів у квантовій ямі РТД N • N -1 <9, 8*1015< N — Кількості метастабільних рівнів у квантовій ямі РТД N Функції проходження (ЕƬ z ) , Е z — „поперечна" енергія електрона 10505100 510 5 110 4 1. 510 4 210 4 E()

Вольт амперна характеристика J ( V )  Вольт амперна характеристика J ( V )

ВИСНОВКИ  На завершення ще раз підкреслимо той факт, що останнім часом стало зрозуміло, що мемристориВИСНОВКИ На завершення ще раз підкреслимо той факт, що останнім часом стало зрозуміло, що мемристори — це не просто четвертий пасивний елемент в електротехніці, а ще й унікальний пристрій, на основі якого можна створити принципово нові обчислювальні системи. У практичній частині було розраховано енергії рівнів у квантовій ямі РТД Е 1, . . . , Е n , кількість метастабільних рівнів у квантовій ямі РТД, функції проходження (ЕƬ z ), Вольт амперна характеристика J ( V )