适用于SPICE的紧凑型建模方法：基于铜氧化物材料的忆阻器在宽温度范围内的特性研究

《Advanced Electronic Materials》：SPICE-Compatible Compact Modeling of Cuprate-Based Memristors Across a Wide Temperature Range

高温超导体YBa2CuO7?δ基冷存突触器在80-300K温度范围内的开关特性及其物理模型研究。通过实验分析材料特性，建立基于电荷捕获与场诱导脱陷阱机制的紧凑模型，包含微分电荷平衡方程和基于空间电荷限制的电流方程，成功复现实验数据，并在SPICE中实现电路仿真，为器件与电路设计衔接提供框架。

　　

摘要

基于高温超导体${\mathrm{YBa}}_{2}3{\mathrm{CuO}}_{7?\delta }$的低温忆阻器在非易失性存储元件或模拟人工神经网络的单元格方面具有巨大潜力，适用于未来诸如量子处理器的控制单元、低温数据中心或太空相关电子设备等应用。本文从材料特定的物理特性角度分析了基于铜氧化物的忆阻器的实验开关性能，并研究了其在从低温到室温范围内的实验开关行为。其背后的机制包括在金属界面处捕获注入的电荷载流子以及场诱导的电荷释放现象，这些现象被纳入了一个基于物理原理的简化模型中。该模型的核心方程包括一个微分平衡方程和一个电流方程，后者源自空间电荷限制的导电机制。与实验数据的比较表明，该模型成功再现了在80至300 K宽温度范围内测量的关键开关特性。此外，我们还将该模型实现了SPICE仿真，从而可以进行电路级模拟。这一简化模型为实验研究提供了有用的框架，有助于捕捉开关行为的关键特征，并弥合了器件级表征与电路级设计之间的差距。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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