Memristive Charge-Flux Interaction Still Makes It Possible To Find An Ideal Memristor
University of Kent（肯特大学）
在1971年，Chua定义了一个连接电荷q和通量phi的理想忆阻器。在这项工作中，我们证明了物理电荷q和物理通量phi之间的直接相互作用本质上是忆阻的，因为时不变的phi-q曲线是非线性的，连续可微的和严格单调增加的。然而，这种结构仍然受到两个严重的限制：1，寄生电感效应，以及2。连续电阻范围的双稳态和动态扫描。然后讨论了如何制作具有多个或无穷多个稳定态且无寄生电感的理想忆阻器，并给出了一些建议，如开放结构、纳米尺寸、具有立方各向异性（甚至各向同性）的磁性材料以及磁畴的顺序切换。最后，我们回应了最近来自arXiv.org的一个挑战，该挑战声称我们撤回的JAP论文中报告的结构只是一个具有记忆的电感器，因为它没有通过他们设计的电容器-忆阻器电路测试。与他们的猜想相反，理想的忆阻器可能不存在，或者可能是一个纯粹的数学概念，我们仍然乐观地认为，研究人员将在自然界中发现一个理想的忆阻器，或者在实验室中制造一个。
2022-03-19 cond-mat.mes-hall cs.AI
Memristive circuits simulate memcapacitors and meminductors
我们建议使用忆阻器（具有记忆的电阻器）的电子电路，其操作为忆电容器（具有记忆的电容器）和忆电感器（具有记忆的电感器）。使用忆阻器仿真器，建议的电路已经建成，并已被证明其操作，显示了一个有用的和有趣的三个存储器元件之间的连接。
2010-01-18 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
High-speed time-series prediction using compact memristor circuits with adjustable dynamics
Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）；HUN-REN-BME Condensed Matter Research Group（匈牙利研究与创新网络-布达佩斯技术与经济大学凝聚态研究组）；Institute of Technical Physics and Materials Science, HUN-REN Centre for Energy Research（匈牙利研究与创新网络能源研究中心技术物理与材料科学研究所）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
该研究采用Ta₂O₅非易失性忆阻器作为动态储备池计算层，通过可调遗忘动力学实现高速时间序列预测，仅需2至6个忆阻器通道即可达到高预测精度，工作频率可从kHz提升至MHz范围。
2026-08-06 cond-mat.mes-hall
GHz Operation of Nanometer-Scale Metallic Memristors: Highly Transparent Conductance Channels in Ag$_{2}$S Devices
研究了惰性金属针尖与Ag薄膜之间形成的纳米结的非线性输运性质。适当制备的样品表现出忆阻行为，具有技术上最佳的导通和关断状态电阻，从而在纳秒时间尺度上实现电阻切换。利用点接触Andreev反射光谱，我们研究了忆阻结的有效体积中的电子输运的性质，表明ON和OFF状态都对应于真正的纳米级、高度透明的金属通道。我们的研究结果表明，银$_{2}$ S纳米结的优点，作为纳米尺度的存储单元与GHz的操作频率。
2013-10-18 cond-mat.mes-hall
Dynamical attractors of memristors and their networks
研究表明，在交变极性脉冲周期性驱动下，忆阻器及其网络的时间平均动力学可以收敛到固定点吸引子。从一般的忆阻系统模型出发，我们推导出描述不动点吸引子的基本方程，并研究了理想、阈值型和二阶忆阻器以及忆阻网络的动力学中的吸引子。引入忆阻器势函数，证明了在某些情况下吸引子识别问题可以映射为势函数最小化问题。重要的是，不动点吸引子可能只存在于描述内部状态动力学的函数依赖于内部状态变量的情况下。我们的研究结果可用于调整模拟忆阻器的状态，也与受正向和反向传播尖峰的忆阻突触有关。
2019-02-06 cond-mat.mes-hall nlin.AO nlin.CD
Overbias Light Emission From Memristive Nanojunctions
本研究发现忆阻纳米结阻变时会产生光子能量超开关电压对应电子最大动能的过偏置发光，可用有效温度超2000K的非平衡电子热辐射模型解释，为片上发光、光互连及忆阻网络神经通路监测提供新方向。
2022-12-05 cond-mat.mes-hall
Dynamical properties of electrical circuits with fully nonlinear memristors
近年来，具有忆阻特性的纳米器件的设计对非线性电路理论产生了重大影响。这种器件的存在是由Leon Chua在1971年预测的，它由$v=M(q)i$形式的电荷依赖的电压-电流关系控制。在本文中，我们表明，允许在忆阻器件的完全非线性特性$v=η(q, i)$提供了一个通用的框架，用于建模和分析一个非常广泛的家庭的电气和电子电路;蔡氏忆阻器是特殊的情况下，其中$η(q,i)$是线性的$i$。我们研究了几个动态功能的电路与完全非线性忆阻器，不仅容纳电荷控制，但也磁通控制的，具有$i=ζ(φ, v)$的形式的特点。我们的研究结果特别适用于蔡氏忆阻电路;这些电路的某些性质可以看作是蔡氏忆阻器所显示的弹性和磁阻矩阵的特殊形式的结果。
2010-08-15 cond-mat.mes-hall math.DS
Ideal memristor based on viscous magnetization dynamics driven by spin torque
我们表明，理想的忆阻器-设备的电阻是成比例的电荷流过他们-可以实现使用自旋力矩驱动的粘性磁化动力学。后者可以在具有受抑交换的薄膜异质结构的自旋液体状态中实现，其中忆阻响应通过接近玻璃化转变而可调，而电流诱导的焦耳加热促进非易失性操作和有利于神经形态应用的二阶忆阻功能。理想的忆阻行为可以在以物理、电子或磁自由度的粘性动力学为特征的其他系统中实现。
2020-06-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Computing with volatile memristors: An application of non-pinched hysteresis
在内存中计算的可能性与易失性忆阻器件，即忆阻器需要一个电源来维持他们的记忆，证明。我们采用了一种滞后石墨烯基场发射结构作为挥发性忆阻器的原型，其特征在于非箍缩的磁滞回线。该结构的忆阻模型被开发并用于模拟实现诸如物质蕴涵的存储器内计算门的多态电路。识别实现有用逻辑函数的参数空间的特定区域。我们的研究结果是适用于其他实现的易失性存储器设备。
2016-11-24 cond-mat.mes-hall cs.ET
Quantum Memristors with Quantum Computers
我们提出了在数字量子计算机上编码忆阻量子动力学。使用一组辅助量子比特，我们模拟了一个有效的非马尔可夫环境的碰撞模型的启发，再现忆阻功能之间的期望值不同的运营商在一个单一的量子比特。我们在IBM量子模拟器中用32个量子位对我们的提议进行了数值测试，获得了量子忆阻器的特征收缩滞后曲线。此外，我们将我们的方法扩展到两个耦合的量子忆阻器的情况下，打开了大门的神经形态量子计算在NISQ时代的研究。
2021-12-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
The effect of changing electrode metal on solution-processed flexible titanium dioxide memristors
柔性溶液处理的忆阻器根据电极材料的选择显示不同的行为。将金用于两个电极导致可切换的WORM（一次写入多次读取）电阻装置。两个电极都使用铝增加了行为的丰富性，从而允许弯曲和三角形忆阻开关电阻存储器。具有铝底部电极和金顶部电极的比较装置仅在铝电极为阴极时表现出显著的忆阻电阻切换，表明电极充当氧阴离子的源/汇。当金电极为阴极时，该电极因析氧而变形。这些结果表明，铝有助于稳定和促进溶胶-凝胶TiO $_2$器件中的忆阻行为，并且将电极从铝改变为金产生了根本上不同的器件特性。
2013-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
From Spin Torque Nano-Oscillators to Memristors: Multi-Functional Nanodevices for Advanced Computing
这篇写于2013年的论文回顾了我在自旋力矩纳米振荡器（从零场振荡到同步和涡旋振荡器）和忆阻器件（自旋力矩和铁电忆阻器）方面的研究工作。
2014-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable, normally-on to normally-off memristance transition in patterned LaAlO3/SrTiO3 interfaces
我们报告了在低温下图案化LaAlO 3/SrTiO 3界面的门可调忆阻开关。向器件的背栅极施加几伏量级的电压允许控制和接通和关断固有的存储器功能（忆阻）。对于大的和小的栅极电压，观察到一个简单的非线性电阻特性，而捏滞回线和忆阻开关发生在中间电压范围。忆阻进一步由氧空位的密度控制，氧空位的密度通过在氮气氛中在300 °C下退火样品来调节。取决于退火时间，在零栅极电压下的忆阻可以被接通和关断，从而导致常开和常关忆阻器。所提出的器件分别通过栅极电压和退火提供忆阻特性的可逆和不可逆控制，这可以允许补偿使大型基于忆阻器的神经网络的实现复杂化的忆阻器的制造可变性。
2017-03-13 cond-mat.mes-hall
Tripartite entanglement in quantum memristors
我们研究了三个耦合量子忆阻器的纠缠和忆阻特性。我们考虑基于超导非对称SQUID架构的量子忆阻器，其通过电感器耦合。这三个量子忆阻器以两种不同的几何形状排列：线性和三角形耦合配置。我们得到了各种相关的措施，包括二体纠缠和三重负性。我们发现，对于相同的量子忆阻器，纠缠和忆阻性遵循相同的行为，三角形的情况下和相反的情况下的线性。最后，我们研究了具有三重负性和纠缠一夫一妻关系的多体关联，证明了我们的系统具有真正的三重纠缠。我们的研究结果表明，量子关联在多体忆阻系统中具有重要的作用，可以用来设计量子忆阻器阵列的量子神经网络和神经形态量子计算架构。
2022-01-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Changing the state of a memristive system with white noise
我们能通过简单地施加白噪声来改变电阻的平均状态吗？我们表明，这个问题的答案是肯定的，如果电阻器有记忆的过去的动态（忆阻系统）。我们还证明了，如果记忆只产生于流经电阻器的电荷-一个理想的忆阻器-那么流经这样的忆阻器的电流不能充电串联连接的电容器，因此不能产生有用功。此外，忆阻系统可以使电容器上的电荷概率密度偏斜，这是可以通过实验测量的效果。
2012-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
ZnO and ZnO$_{1-x}$ based thin film memristors: The effects of oxygen deficiency and thickness in resistive switching behavior
在这项研究中，直流反应溅射ZnO和ZnO 1-x基薄膜（30 nm和300 nm的厚度）忆阻器件的制备和氧空位和厚度对忆阻特性的影响进行了研究。通过SIMS分析证实了ZnO 1-x结构的氧缺陷。通过时间依赖的电流-电压（I-V-t）测量确定ZnO和ZnO 1-x器件的忆阻特性。在所制备的器件中观察到忆阻器的独特的箍缩滞后I-V回线。比较了典型的均匀界面和非均匀界面的忆阻特性。此外，导电机制，开/关比和顺从电流进行了分析。具有原生氧空位的30 nm ZnO基器件显示出最佳的开/关比。所有的设备表现出主导肖特基发射和较弱的Poole-Frenkel导电机制。结果表明，氧的缺乏是负责肖特基发射机制。此外，随着氧空位的增加，器件的顺从电流与功耗的降低有关。
2017-05-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Gate-tunable Memristive Phenonmena Mediated by Grain Boundaries in Single Layer MoS2
高速计算的持续发展取决于材料合成和器件结构的突破。通过引入忆阻器，可以显着增强逻辑和存储器的性能，忆阻器是一种两端器件，其内部电阻取决于外部偏置电压的历史。基于具有绝缘氧化物（例如TiO 2）的金属绝缘体金属（MIM）结构的现有技术忆阻器受到缺乏对细丝形成的控制和开关电压的外部控制的限制。在这里，我们报告一类忆阻器的基础上晶界（GB）在单层二硫化钼设备。具体而言，从接触出现的GB的电阻可以容易地和重复地调制，开关比高达1000和动态负微分电阻（NDR）。此外，MoS2的原子级薄性质使得能够通过场效应几何形状中的第三栅极端子来调谐设置电压，这提供了在其他已知忆阻器件中未观察到的新功能。
2015-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Which Memristor Theory is Best for Relating Devices Properties to Memristive Function?
存在三种理论模型，其旨在将实验可测量或制造可控制的器件特性与忆阻器的操作相关联：1. Strukov et al的现象学模型; 2. Georgiou等人的Bernoulli重写的现象学模型; 3.盖尔的记忆保存模型他们在预测电极尺寸变化对忆阻的影响和影响滞后的因素方面有所不同。利用一批不同顶电极宽度的TiO $_2$溶胶-凝胶忆阻器对这三种理论进行了测试和比较。结果发现，与模型2的预测相反，“无量纲集总参数”，$β$，与任何滞后测量都不相关。与模型1相反，发现忆阻取决于TiO $_2$层的三个空间维度，如模型3所预测的。发现模型3适合电阻值随电极尺寸的变化。使用模型3和实验导出的接触电阻值的模拟给出了与实验测量值线性相关（并且仅一个数量级）的滞后值。忆阻器滞后被发现与导通状态电阻相关，因此与电极尺寸相关（因为这两者是相关的）。这些结果验证了忆阻的记忆守恒理论以及忆阻理论中空位磁通量与缺失磁通量的关系。这是第一篇通过实验测试与忆阻器设备操作相关的各种理论的论文。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cs.ET
Hydrophobically gated memristive nanopores for neuromorphic applications
针对现有半导体神经形态方案能效与尺寸不及生物神经元的问题，本研究结合模拟与实验构建疏水门控忆阻纳米孔，复现忆阻特性并实现可学习遗忘的突触器件，为高性能仿生忆阻器研发提供新方向。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Probabilistic Memristive Networks: Application of a Master Equation to Networks of Binary ReRAM cells
近年来，使用非确定性电路元件的可能性已经获得了显著的关注。其电路的建模和仿真需要新的方法，因为现在无法精确预测电路在任意时刻的状态。一般来说，这些电路应该用概率来描述，电路变量应该平均计算，相关函数应该用来探索变量之间的相互关系。在本文中，我们使用，为第一次，主方程来分析网络组成的概率二元忆阻器。解析解的主方程的情况下，相同的忆阻器连接在串联和并联被found. We的分析结果的补充，数值模拟的结果，扩展我们的研究结果超出了相同的忆阻器的情况。本文提出的方法有利于概率/随机电子电路的发展和推进其实际应用。
2020-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cs.ET
On the key role of oxygen vacancies electromigration in the memristive response of ferroelectric devices
铁电忆阻器由于其在数据存储和处理设备中的潜在实现而被深入研究。在这项工作中，我们表明，金属/铁电氧化物/金属器件的忆阻行为依赖于两种效应的竞争：可切换的铁电极化和氧空位的电迁移的金属/铁电界面势垒的调制，去极化场在后者中起着根本性的作用。我们模拟我们的实验结果与现象学模型，包括这两种影响，我们重现了几个非平凡的电响应功能，包括外部极化后观察到的电阻弛豫。除了深入了解这些复杂设备的基本物理特性外，我们的工作还表明，有可能在单个铁电忆阻器中结合非易失性和易失性电阻变化，这一问题可能对神经形态设备的开发有用。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Atomically-thin Femtojoule Filamentary Memristor
在忆阻器件中形成的导电细丝的形态和尺寸受到其开关介质层的厚度的强烈影响。该有源层厚度的积极缩放对于减少辅助型忆阻器中的操作电流、电压和能量消耗是至关重要的。以前，由于工艺限制，该细丝层的厚度被限制在几纳米以上，使得进一步抑制通态电流和开关电压具有挑战性。在这里，我们研究了在亚纳米厚度的材料介质中形成导电细丝，该材料介质是通过氧化原子级薄的二维氮化硼形成的。所得到的忆阻器件具有亚pA工作电流和毫微微焦耳每比特能量消耗的亚纳米级瞬时开关。此外，通过将灯丝限制在原子尺度，我们观察到电流开关特性，由于深刻不同的原子动力学，在较厚的介质中是不同的。在这种积极缩放忆阻器件的细丝形态也从理论上探讨。这些超低能量器件有希望实现毫微微焦耳和亚毫微微焦耳电子计算，这对于期望超低功率操作的广泛的电子系统中的应用是有吸引力的。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Observation of Intrinsic and LED Light-Enhanced Memristor Performance in In-Plane Ferroelectric NbOI2
本研究在新发现的面内铁电材料 NbOI2 中观察到本征忆阻行为，并利用 LED 可见光显著提升了其性能，揭示了电场诱导和光场增强的铁电极化切换机制，为纳米电子学应用提供了新策略。
2025-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light-activated memristor by Au-nanoparticle embedded HfO$_2$-bilayer/p-Si MOS device
提出一种嵌入Au纳米颗粒的HfO₂双层/p-Si MOS光激活非细丝忆阻器，利用光生空穴屏蔽外场实现光脉冲调控，并验证了约1 V窗口、约10倍阻比及良好耐久和保持性能。
2023-05-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Single Neuromorphic Memristor closely Emulates Multiple Synaptic Mechanisms for Energy Efficient Neural Networks
本文展示了基于SrTiO3的非丝状忆阻器可同时模拟长期与短期突触可塑性及元可塑性，并将其用作多功能硬件突触构建受生物启发的深度神经网络，在Atari Pong强化学习任务中相比纯GPU实现能耗降低约两个数量级。
2024-02-26 cond-mat.mes-hall cs.NE
Multi-level resistance switching and random telegraph noise analysis of nitride based memristors
电阻开关器件由于其在电阻存储器（RRAM）中的应用而具有特殊的重要性，电阻存储器是替代当前非易失性存储器并实现存储级存储器的有希望的候选者。这些器件通常表现出具有许多离散电阻水平的忆阻特性，并实现人工突触。在过去的几年里，研究人员已经证明了忆阻芯片作为计算加速器，遵循新的内存和神经形态计算方法。许多不同的金属氧化物已被用作MIM或MIS结构中的电阻开关材料。了解电阻开关的机制和动态特性对于忆阻器在不同应用中的建模和使用非常关键。在这里，我们展示了双极电阻开关的氮化硅薄膜使用重掺杂的硅和铜作为底部和顶部电极，分别。电流-电压特性的分析表明，在空间电荷受限的条件下，适当的电流柔度设置，可以实现多电平电阻运行。此外，灵活的调谐协议的多电平电阻开关应用适当的设置/复位脉冲序列。保留和随机电报噪声测量在不同的电阻水平。目前的结果揭示了有吸引力的性能的检查设备。
2021-03-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
