(a):Propiedad de memoria volátil (a corto plazo) de dos terminales Pt / WO3-x / Pt antes del proceso de formación. Cambio de corriente observado aplicando una secuencia de pulsos de voltaje positivos a intervalos de 40 sy anchos de 0,5 s. El voltaje de lectura fue de 0,5 V. (b):propiedad de memoria no volátil (a largo plazo) en el dispositivo después del proceso de formación después de la aplicación de la secuencia de pulsos positivos y negativos con anchos de 0,1 ms. El voltaje de lectura fue de 0,1 V. (c):Ilustración esquemática de las estructuras del dispositivo antes y después del proceso de formación.
Investigadores de Japón y EE. UU. Proponen un dispositivo nanoiónico con una gama de multifunciones neuromórficas y eléctricas que pueden permitir la fabricación de circuitos configurables bajo demanda. memorias analógicas y redes digitales-neuronales fusionadas en una arquitectura de dispositivo.
Los dispositivos sinápticos que imitan los procesos de aprendizaje y memoria en los organismos vivos están atrayendo un gran interés como alternativa a los elementos informáticos estándar que pueden ayudar a extender la ley de Moore más allá de los límites físicos actuales.
Sin embargo, hasta ahora los sistemas sinápticos artificiales se han visto obstaculizados por complejos requisitos de fabricación y limitaciones en las funciones de aprendizaje y memoria que imitan. Ahora Rui Yang, Kazuya Terabe y sus colegas del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales de Japón y la Universidad de California, Los Angeles, en los EE. UU. han desarrollado dos dispositivos nanoiónicos de tres terminales basados en WO3-x capaces de una amplia gama de funciones neuromórficas y eléctricas.
En su estado prístino inicial, el sistema tiene valores de resistencia muy altos. El barrido de voltajes negativos y positivos a través del sistema disminuye esta resistencia de manera no lineal, pero pronto vuelve a su estado original indicando un estado volátil. La aplicación de pulsos positivos o negativos en el electrodo superior introduce una ruptura suave, después de lo cual, el barrido de voltajes negativos y positivos conduce a estados no volátiles que exhiben resistencia bipolar y rectificación durante períodos de tiempo más prolongados.
Los investigadores establecen similitudes entre las propiedades del dispositivo (estados volátiles y no volátiles y el proceso de desvanecimiento de la corriente después de pulsos de voltaje positivos) con modelos de comportamiento neuronal, es decir, Procesos de memoria y olvido a corto y largo plazo. Explican el comportamiento como resultado de la migración de iones de oxígeno dentro del dispositivo en respuesta a los barridos de voltaje. La acumulación de iones de oxígeno en el electrodo conduce a barreras de potencial similares a las de Schottky y los cambios resultantes en las características de resistencia y rectificación. El comportamiento de conmutación bipolar estable en la interfaz Pt / WO3-x se atribuye a la formación del filamento conductor eléctrico y a la capacidad de absorción de oxígeno del electrodo de Pt.
Como concluyen los investigadores, "Estas capacidades abren una nueva vía para los circuitos, memorias analógicas, y redes neuronales digitales fusionadas artificialmente que utilizan programación bajo demanda por polaridad de pulso de entrada, magnitud, e historia de repetición ".
