接近渗透阈值的银纳米复合材料中的电压诱导的幂律塑性

《IEEE Transactions on Electron Devices》：Voltage-Induced Power-Law Plasticity in Silver Nanocomposites Near the Percolation Threshold

本研究发现银纳米颗粒复合材料在接近导体-绝缘体相变阈值时，电压诱导的电阻下降呈现幂律行为，长时间电脉冲导致动态可塑性，通过STDP-like模型解释并关联了相变物理与生物学习机制。

　　

摘要：

我们报告了在银纳米粒子复合材料中观察到的电压诱导的电阻下降现象，该现象表现出幂律行为，这些复合材料的工作条件接近导体-绝缘体渗透阈值（PT）。在长时间的电脉冲作用下，电阻以时间依赖的幂律方式减小，表明复合材料内部网络具有动态塑性。我们确定了一个触发这种效应的阈值电压（约 5 V），并证明了在 80 °C 下通过热退火可以实现部分恢复。这种行为类似于脉冲时序依赖性塑性（STDP），与神经形态架构中观察到的突触学习动态有相似之处。为了解释这些动态，我们开发了一个基于渗透理论的电阻器网络模型，该模型包含了类似STDP的更新机制。我们的结果强调了银纳米粒子复合材料在渗透阈值边缘的可调电阻行为，并将渗透物理学与受生物启发的学习机制联系了起来。