2、忆阻器的开关特性与机制解析

忆阻器的开关特性与机制解析

1 忆阻器件的开关行为

忆阻器件具有多种不同的开关行为，其典型的电流 - 电压（I - V）特性可分为以下几种：
- 单极阈值开关 ：如在特定条件下，忆阻器件会表现出单极阈值开关特性。
- 具有非易失性的单极数字开关 ：这种开关在去除外部电场后，其状态能够保持，适用于数据存储等领域。
- 具有可调易失性的双极模拟开关 ：其易失性可以进行调节，在一些需要动态变化的应用场景中有重要作用。
- 具有非易失性的双极数字开关 ：同样具有非易失性，在数据存储和一些对状态稳定性要求较高的场合有应用。

忆阻器件的电阻开关行为可分为易失性和非易失性两种。

1.1 易失性电阻开关

当去除外部电场后，忆阻器件的电流会自发衰减，这种现象被称为易失性电阻开关，它包括易失性模拟开关和阈值开关，这两种开关都可用于构建人工突触和神经元。

1.1.1 易失性模拟开关

易失性模拟开关已在多种材料中被观察到，例如 WOx、Pr0.7Ca0.3MnO3（PCMO）和 Nb - SrTiO3 等。以 Pd/WOx/W 忆阻器为例，在写入脉冲刺激后，通过小的读取脉冲仔细监测器件的电流衰减过程。刺激会使电流升高，但去除刺激后，电流会随时间下降。电流衰减似乎发生在两个不同的时间尺度上：刺激刚结束时，电流衰减非常快；几秒后，衰减变得慢得多。这种衰减可以用两个拉伸指数函数的和来很好地拟合，具有两个时间常数：短期效应的时间常数约为 52.5 ms，长