Dissertação

Adaptive Neural Networks based on Metal-Insulator-Metal Nanostructures (Memristors) EVALUATED

Recentemente novas arquitecturas de computação têm sido estudadas para ultrapassar os limites do paradigma tradicional de von Neumann e o fim iminente da lei de Moore. Uma alternativa promissora é a computação neuromórfica, baseada em algoritmos não lineares, altamente paralelizáveis, que mimetizam o funcionamento de redes neuronais biológicas. Estas versões artificiais podem ser implementadas usando memristors, componentes electrónicos fundamentais e passivos, que exibem mudanças de estado resistivo estáveis e reversíveis, traduzindo-se no mesmo comportamento eléctrico de neurónios biológicos. Este trabalho foca-se na optimização do processo de microfabricação de dispositivos memristivos baseados em óxido de magnésio, tanto em configuração individual como em rede. Dois processos diferentes são implementados: o primeiro, mais completo, onde a junção metal-dieléctrico-metal é definida por litografia óptica e gravura por feixe de iões, e um segundo, mais simples, onde o eléctrodo inferior é delineado primeiro e a junção é definida através da pulverização com magnetrão do dieléctrico e do eléctrodo superior em sobreposição precisa. Microscopia SEM é utilizada para identificar defeitos na fabricação. Um programa de computador é desenvolvido para o controlo de uma fonte de tensão-corrente, com vista à medição dos dispositivos memristivos usando varrimentos de tensão-corrente. Estruturas individuais respeitantes ao processo longo exibem grandes rácios de resistência ON-OFF, de no mínimo 1000. O rendimento deste processo e a duração dos dispositivos é reduzida, respectivamente 43% e menos de 10 trocas completas de estado; estruturas em rede não demonstram melhorias. O segundo processo demonstra melhores resultados; no entanto, a margem para optimização continua ampla.
Memristor, Computação neuromórfica, Óxido de magnésio, Pulverização por magnetrão, Comutação resistiva

Junho 21, 2018, 10:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Susana Isabel Pinheiro Cardoso de Freitas

Departamento de Física (DF)

Professor Associado

ORIENTADOR

João Oliveira Ventura

FCUP-Faculdade de Ciências da Universidade do Porto

Investigador Auxiliar