Towards an universal artificial synapse using MXene-PZT based ferroelectric memristor

记忆电阻器 材料科学 铁电性 神经形态工程学 电阻随机存取存储器 光电子学 非易失性存储器 电压 纳米技术 电子工程 计算机科学 人工神经网络 电气工程 人工智能 电介质 工程类
作者
Miaocheng Zhang,Qi Qin,Xingyu Chen,Runze Tang,Aoze Han,Suhao Yao,Ronghui Dan,Qiang Wang,Yu Wang,Hong Gu,Hao Zhang,Ertao Hu,Lei Wang,Jianguang Xu,Yi Tong
出处
期刊:Ceramics International [Elsevier BV]
卷期号:48 (11): 16263-16272 被引量:34
标识
DOI:10.1016/j.ceramint.2022.02.175
摘要

To address the challenge of memory wall, memristor is a breakthrough for the hardware realization of computation in memory (CIM). As a promising candidate for the resistive-switching layer of memristor, ferroelectric material has recently received extensive attention. However, the performance of ferroelectric memristors is limited by rigid device structure based on metal/ferroelectric material interface. In this work, the hybrid ferroelectric Cu/MXene/PZT memristor has been firstly demonstrated. Two-dimensional (2D) material Ti3C2 MXene was synthesized and inserted into traditional PZT (PbZr0.52Ti0.48O3) ferroelectric memristors (Cu/PZT/Pt) for performance enhancement. By comparison, the ferroelectric devices based on Cu/Ti3C2/PZT/Pt exhibit enhanced performance, i. e., lower switching voltage, lower power consumption, reproducing RS behaviors, and higher switching ratio (106%). The effect of the insertion of the MXene layer has been investigated by theoretical analysis about switching mechanisms of the devices and first-principles calculations of the Ti3C2/PZT atomic structure. Additionally, functions of analogy biological synapse, i. e., long-term potentiation (LTP), long-term depression (LTD), spike-timing-dependent plasticity (STDP), and paired-pulse facilitation (PPF) have been mimicked using these MXene-PZT based devices. Based on synaptic behaviors in MXene-PZT based memristors, the learning accuracy of pattern recognition with handwritten data can reach 95.13%. Our results are expected to inspire the development of MXene for performance enhancement of ferroelectric memristors and their applications in neuromorphic computing systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
yueee发布了新的文献求助10
1秒前
丁元英完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
liujiedewahaha完成签到,获得积分10
3秒前
葛根发布了新的文献求助10
3秒前
FashionBoy应助Chhc2采纳,获得10
4秒前
林宾万发布了新的文献求助50
4秒前
何处芳歇发布了新的文献求助10
5秒前
yxl发布了新的文献求助10
5秒前
ht发布了新的文献求助10
6秒前
李健应助晚风采纳,获得10
6秒前
慕青应助Satan采纳,获得10
7秒前
7秒前
长脑子了完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
科研小土豆完成签到,获得积分10
7秒前
gk发布了新的文献求助10
10秒前
大模型应助hyl采纳,获得10
11秒前
苏小猫发布了新的文献求助10
11秒前
niulugai完成签到,获得积分10
11秒前
FashionBoy应助chenzhi采纳,获得10
12秒前
12秒前
村口烫头祁师傅完成签到,获得积分10
12秒前
现代鸣凤发布了新的文献求助10
12秒前
14秒前
14秒前
14秒前
陈蒙医生发布了新的文献求助10
15秒前
李卿发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
19秒前
共享精神应助拼搏的蜜蜂采纳,获得10
19秒前
Chhc2发布了新的文献求助10
19秒前
阿腾发布了新的文献求助10
20秒前
绺妙发布了新的文献求助10
21秒前
我是老大应助Niki采纳,获得20
21秒前
zhiyao2025发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
李卿完成签到,获得积分10
21秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Handbook of Optical Systems,Volume 6:Advanced Physical Optics 666
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6514839
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8308202
关于积分的说明 17755138
捐赠科研通 5616636
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2924781
邀请新用户注册赠送积分活动 1901810
关于科研通互助平台的介绍 1763137