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一种实现兼具突触和神经元功能的神经形态器件的方法 

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申请/专利权人:北京大学

摘要:本发明提出了一种实现兼具突触和神经元功能的神经形态器件的方法,属于神经形态计算中神经形态器件技术领域。本发明将金属层‑铁电层‑金属层的底电极与N型MOSFET栅端串接构成铁电神经形态器件,调节铁电层面积大于NMOS栅面积,增大退极化场以获得极化背翻转短时弛豫特性,和宽的矫顽场分布的铁电畴以保证器件的长时间弛豫特性,从而实现神经形态器件兼具突触和神经元功能。采用本发明可以显著降低硬件开销,且具有CMOS工艺兼容性,有利于大规模的高度互联的脉冲神经网络的硬件实现。

主权项:1.一种实现兼具突触和神经元功能的神经形态器件的方法,其特征在于,将金属层-铁电层-金属层MFM的底电极串联在N型MOSFET的栅端构成铁电神经形态器件MFMFET,其中MFM的顶电极作为MFMFET的输入端,接收输入电压激励信号VGS;N型MOSFET沟道电导状态作为MFMFET输出,将N型MOSFET源端连接于GND,N型MOSFET漏端施加电压VD获取沟道电流作为输出状态;MFMFET的铁电层退极化场强度式中:Edept—铁电层退极化场强度;Pt—铁电极化量大小;此处退极化过程中,铁电极化量和退极化场强度均会随时间变化,其中t表示变量时间;ε0—真空介电常数;εFe—铁电层的相对介电常数;CIS—N型MOSFET的电容大小;CFe—MFM铁电层的电容大小,通过调节MFM铁电层面积大于N型MOSFET栅面积,以获得高的MFM铁电层电容和N型MOSFET介电层电容的比值,利用时间相关的动态的退极化场和铁电极化量的变化过程中的短时程背翻转弛豫过程和长时程保持特性,实现神经形态器件兼具突触和神经元功能。

全文数据:

权利要求:

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