El camino desde las memorias hasta sinapsis artificiales

NESTOR GHENZI

Buenos Aires

Conferencia; 2do simposio de nanomateriales 2D; 2020

UTN FRBA

Las estructuras metal oxido metal presentan un cambio de la resistencia al someterlas a pulsos eléctricos (efecto memristivo). Este cambio puede ser volátil o no, dando efecto a un dispositivo que puede actuar como una memoria no volátil o como una sinapsis artificial, codificando su nivel de resistencia en estados lógicos o como el peso sináptico (memristor). Recientemente, las posibilidades y ventajas de usar el comportamiento sináptico de los memristores en redes neuronales artificiales han sido ampliamente demostradas, desde simples reglas de aprendizaje hasta reconocimiento de imágenes en vivo con perceptrones de múltiples capas [1]. En este trabajo se mostrará que la combinación de los mecanismos de deriva y difusión de vacancias de oxígeno en conjunto con atrapamiento de carga permite seleccionar comportamientos analógicos o digitales, excitatorios o inhibitorios, y por último volátiles o no volátiles en nuestras sinapsis artificiales.Para ello se fabricaron estructuras de Al/TiO2/Au y de Si/SiO2/Ti/HfO2/Co por medio de pulverización catódica, evaporación y deposición por capas atómicas (ALD) con pasos intermedios de fotolitografía. Pulsos eléctricos por encima de la tensión de ruptura dieléctrica se aplicaron de forma de activar el comportamiento sináptico. A través de pulsos sub- y supra-umbrales de tensión y/o corriente se seleccionaron los diferentes modos de comportamiento [2].En los dispositivos de Al/TiO2/Au se demostró la funcionalidad sináptica digital y analógica con pulsos de tensión por encima y por debajo de la tensión umbral. Además, se seleccionó el modo sináptico inhibitorio o excitatorio con pulsos de corriente de diferentes dI/dV´s.En los dispositivos de Si/SiO2/Ti/HfO2/Co se estudiaron los regímenes volátil y no volátil de la sinapsis artificial por medio del control de la corriente de complianza (Icc). Para corrientes por debajo de 100 nA se obtuvo un régimen volátil donde las tensiones umbrales disminuyen al aumentar Icc, mientras que al no limitar la corriente, se obtuvo un régimen no volátil con una relación entre los estados de baja y alta resistencia de 106 [3].