Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2020 - zeszyt 1

Study of Forming Process in Memristive Devices using Rectangular

Formowanie elementów memrystorowych napi˛eciowymi sygnałami prostoka˛tnymi

10.15199/48.2020.01.04

nr katalogowy: 124164
10.15199/48.2020.01.04

Streszczenie

This work focuses on the study of behavior of memristors during the process of forming, i.e., setting the resistance of the element and testing the stability of the resistance. Two types of BS-AF memristive elements are selected for laboratory experiments. The goal of the research is to investigate the conditions under which the resistance of the element is changed when voltages of different levels, duration and polarization are applied. In particular, we are interested in finding the threshold voltage value which is needed to modify of state of the element. Such a value defines the voltage level below which one can safely measure instantaneous value of memristor’s resistance (data read operation) without changing this value. The results obtained show that the threshold value depends on the polarization of the applied voltage. Memristors under study are much more sensitive to applying a negative voltage. This means, that a significantly smaller value of the voltage is needed to switch from low to high resistance level than to switch from high to low resistance level. It has also been observed that the final value of the memristor’s resistance depends on the number and level of applied voltage impulses. This study confirms that BS-AF memristors can operate in more than two states in a stable way, which can be beneficial when using memristors in memory structures or for neuromorphic applications.

Abstract

pracy opisano wyniki bada´n nad procesem formowania memrystorów, tzn. programowaniem poziomu rezystancji chwilowej elementu oraz stabilnos´cia˛ uzyskanej wartos´ci. W cze˛s´ci pomiarowej wykorzystano dwa rodzaje elementów memrystorowych z grupy BS-AF. Celem bada´n było okre´slenie warunków niezb˛ednych do zmiany rezystancji memrystora podczas wzbudzania napi˛eciami o ró˙znych poziomach, czasie trwania i polaryzacji. W szczególnos´ci poszukiwano wartos´ci progowej napie˛cia zasilaja˛cego potrzebnej do modyfikacji stanu memrystora. Wartos´c´ taka definiuje poziom napi˛ ecia, poni˙zej którego mo˙zliwy jest pomiar warto´sci chwilowej memrystancji (operacja odczytu danych), bez zmiany opisywanej wartos´ci. Uzyskane wyniki wskazuja˛, z˙e wartos´c´ ta zalez˙y od polaryzacji przyłoz˙onego napie˛cia. Badane memrystory sa˛ znacznie bardziej czułe na napie˛cie ujemne. Oznacza to, z˙e znacza˛co niz˙szy poziom napie˛cia jest potrzebny aby przeła˛czyc´ memrystor ze stanu niskiej do wysokiej rezystancji ni˙z odwrotnie. Zaobserwowano równie˙z, ˙ze ostateczna warto´s´c rezystancji chwilowej memrystora zale˙zy od liczby i poziomu impulsów napi˛eciowych. Eksperyment ten potwierdza, iz˙ memrystory typu BS-AF moga˛ uzyskiwac´ wie˛cej niz˙ dwa poziomy rezystancji chwilowej w stabilny sposób, co moz˙e byc´ kluczowe dla wykorzystania ich w strukturach pami˛ eci lub systemach neuromorficznych.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Chua L. O.: Memristor. The missing circuit element, IEEE Trans. Circ. Theory, vol. 18, no. 5, pp. 507-519, 1971.
[2] Chua L. O.: The fourth element, Proc. IEEE, vol. 100, no. 6, pp.1920-1927, 2012.
[3] Gandhi G., Aggarwal V., Chua L. O.: The first radios were made using memristors!, IEEE Circuits and Systems, vol. 13, no. 2, pp. 8-16, 2013.
[4] Strukov D., Snider G., Steward D., Williams R.,: The missing memristor found, Nature, vol. 453, no. 7191, pp. 80-83, 2008.
[5] Sacchetto D., Gaillardon P.-E., Zervas M., Carrara S., De Micheli G., Leblebici Y.: Applications of Multi-Terminal Memristive Devices: A Review, IEEE Circuits and Systems, vol. 13, no. 2, pp. 23-41, 2013.
[6] Adhikari S., Sah P., Kim, H.,Chua L.O.: Three fingerprints of memristor, IEEE Trans. on Circ. and Syst. I: Regular Papers, vol. 60, no. 11, pp.3008-3021, 2013.
[7] Fan Z.,Fan X., Lic A., Dong L.: In situ forming, characterization, and transduction of nanowire memristors, Nanoscale, vol. 5, 12310-12315, 2013.
[8] Kai-De L., Chi-Hsin H., Chih-Chung L., Jian-Shiou H., Hung- Wei T., Yi-Chung W., Yu-Chuan S., Mu-Tung C., Shen-Chuan L., Yu-Lun C.: Single CuOx Nanowire Memristor: Forming- Free Resistive Switching Behavior, ACS Applied Materials and Interfaces, vol. 6, 19, 16537-16544, 2014.
[9] Biolek Z., Biolek D., Biolkova B.: Spice model of memristor with nonlinear dopant drift, Radio Eng., vol. 18, no. 2, pp. 786-790, 2015.
[10] Pickett M., Strukov D., Borghetti J., Yang J., Snider G., Stewart D., Williams R.: Switching dynamics in titanium dioxide memristive devices, Journal of Applied Physics, vol. 106, 074508, 2009.
[11] Corinto F.; Forti M.: Memristor Circuits: Flux—Charge Analysis Method, IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 63, issue: 11, pp. 1997-2009, Nov. 2016.
[12] Ascoli A.; Tetzlaff R.; Chua L. O.: The First Ever Real Bistable Memristors—Part I: Theoretical Insights on Local Fading Memory, IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs , vol. 63, issue: 12, pp. 1091 - 1095, Dec. 2016.
[13] Ascoli A.; Tetzlaff R.; Chua L. O.: The First Ever Real Bistable Memristors—Part II: Design and Analysis of a Local Fading Memory System, IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs , vol. 63, issue: 12, pp. 1096 - 1100, Dec. 2016.
[14] Corinto F.; Forti M.: Memristor Circuits: Bifurcations without Parameters, IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 64, issue: 6, pp. 1540-1551, June 2017.
[15] Corinto F.; Forti M.: Memristor Circuits: Pulse Programming via Invariant Manifolds IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 65, issue: 4, pp. 1327-1339, April 2018.
[16] Garda B., Galias Z.: Modelling sinusoidally driven selfdirected channel memristors, Proc. ICSES 2018, Cracow, Poland, pp.19-22, 2018.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 124164 "Study of Forming Process ..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2020-1 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2020-10 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	55.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2020-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	55.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2020-12 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2020-1

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma