基于多壁碳纳米管掺杂纤维素忆阻器的存储单元接口电路研究

作     者：李硕 

作者单位：黑龙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李蕾

授予年度：2024年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 081702[工学-化学工艺] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：接口电路 Al/MWCNTs:CE/ITO忆阻器 1T1M结构 逻辑门 

摘      要：传统的存储单元接口电路在数据传输速度和电路面积等方面出现瓶颈。而忆阻器具有非易失性、响应迅速和集成度高等优点,可应用于存储单元的接口电路设计中。因此基于忆阻器的存储单元接口电路研究具有重要意义。本文主要研究基于多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)掺杂纤维素(Cellulose,CE)忆阻器的存储单元接口电路,主要有以下三个方面。 Al/MWCNTs:CE/ITO忆阻器的制备及特性测试。根据不同的溶液浓度和CE掺杂比例制备忆阻器,研究其I-V特性、保持特性、稳定特性、器件一致性等。通过对比分析,选出忆阻特性较好的Al/MWCNTs:CE/ITO忆阻器。构建基于该忆阻器的1T1M存储单元,进行数据写入、数据保持和数据读取速度的测试。 Al/MWCNTs:CE/ITO忆阻器逻辑门的仿真与测试。构建忆阻器模型并进行误差分析。基于该模型构建三种忆阻器逻辑门(MRL与门、忆阻器三态门和忆阻器异或门)。通过对比分析三种忆阻器逻辑门的仿真结果和实物测试结果,验证该忆阻器模型和相应忆阻器逻辑门的可靠性。 1T1M存储单元接口电路的设计与仿真。接口电路由I/O电路、控制电路和译码电路组成。在I/O电路中,使用忆阻器逻辑门,优化了电路器件使用量,通过写前读功能,减少了存储单元写过程中写入数据与已存储数据一致时产生的无效操作;控制电路以忆阻器三态门为基本单元,构建多路选择电路和数字切换开关电路,实现对相应电路的逻辑行为控制;通过忆阻器逻辑门的组合,构建了器件数量更少,具有译码终止功能的二级译码电路。