一类新型BST纳米结构忆阻器的建模、分析及应用

In 2008, Hewlett-Packard(HP) researchers realized the world's first workable memristor prototype, which confirmed the L.O. Chua's prophecy thirty years ago. As a new basic circuit element, the 'memristor' was thought that it might bring the fundamental change of circuit theory. The 'memristor' have the characteristics of nonvolatile, synapse function and nanoscale structure, and have great potential in application, such as: non-volatile memory, artificial neural network, and so on. Therefore, it become a research hotspot in recent year. Consequently, based on the previous work, this project intends to fabricate a class of monolayer nanoscale structure BST memristor with generality and universality using simple technology. We study the memristor mechanism, build the memristor model, and analyze the bipolar resistive swich behavior, memory and non-volatile. Then, the nanoscale structure BST memristor is characterized, tested and analyzed. Finally, we would achieve a series of memristor circuit and system, analyze the circuit performance and complex nonlinear dynamics behavior, in order to obtain a series of original results. The international advanced project is very challenging and attractive, which might have important theoretical significance and great application prospects for promoting the memristor and nonlinear circuits and systems.

2008年惠普实验室实现了世界上首个能工作的忆阻器原型，证实了L.O.Chua三十多年前的预言。作为一种新的基本电路元件，忆阻器的出现被评价为"将带来电路理论的根本变革"。忆阻器具有非易失性、突触功能和纳米尺度结构，在非易失性存储器、人工神经网络等领域有巨大应用潜力，成为近年来的研究热点。本项目拟在前期研究基础上，基于BST材料，提出并物理实现一类具有一般性和普适性、制作工艺简单的单层膜纳米结构BST忆阻器。主要包括：研究忆阻器机理，建立模型，分析双极性阻变行为、记忆性和非易失性等；研究制作工艺，制作出纳米结构BST忆阻器实物元件，进行表征、测试和性能分析；基于实物忆阻器，提出并硬件实现一系列忆阻电路和系统，分析其电路性能和复杂非线性动力学行为，以期形成一系列原创性成果。这是一项极具挑战性和吸引力的国际前沿课题，对于推动忆阻器及其应用、非线性电路与系统等研究具有重要理论意义和巨大应用前景。

忆阻器是2008年实现的一种新型器件，它具有记忆性、突触特性和纳米尺度，在非易失性存储器、神经网络等领域有极大的应用潜力。这一重大发现，被国内外科学家评价为"将对电子科学的发展历程产生重大影响"，也意味着"电路理论的根本变革"。由于其巨大的应用潜力，引起了世界范围内的强烈关注。但由于近期内忆阻器还无法商品化，导致目前的研究无法进行实验验证和实际应用。本项目结合这一重大发现，基于BST 材料提出并物理实现一类具有一般性和普适性、制作工艺简单的单层膜纳米结构的BST忆阻器。主要包括：研究忆阻器机理，建立模型，分析双极性阻变行为、记忆性和非易失性等；研究制作工艺，制作出纳米结构BST 忆阻器实物元件，进行表征、测试和性能分析；基于实物忆阻器，提出并硬件实现一系列忆阻电路和系统，分析其电路性能和复杂非线性动力学行为。这是一项具有原创性、基础性、同时也极具挑战性和吸引力的国际前沿课题，不仅对推动混沌理论乃至非线性电路与系统的研究具有重要的理论意义，更具有广阔的应用前景。