(a) :Propriété de mémoire volatile (à court terme) d'un dispositif Pt/WO3-x/Pt à deux bornes avant le processus de formage. Changement de courant observé en appliquant une séquence d'impulsions de tension positives à des intervalles de 40 s et des largeurs de 0,5 s. La tension de lecture était de 0,5 V. (b) :Propriété de mémoire non volatile (à long terme) dans le dispositif après le processus de formation suite à l'application d'une séquence d'impulsions positives et négatives avec des largeurs de 0,1 ms. La tension de lecture était de 0,1 V. (c) :illustration schématique des structures du dispositif avant et après le processus de formage.
Des chercheurs au Japon et aux États-Unis proposent un dispositif nano-ionique avec une gamme de multifonctions neuromorphiques et électriques pouvant permettre la fabrication de circuits configurables à la demande, mémoires analogiques et réseaux fusionnés numériques-neuraux dans une seule architecture de périphérique.
Les dispositifs synaptiques qui imitent les processus d'apprentissage et de mémoire dans les organismes vivants suscitent un vif intérêt en tant qu'alternative aux éléments informatiques standard qui peuvent aider à étendre la loi de Moore au-delà des limites physiques actuelles.
Cependant, jusqu'à présent, les systèmes synaptiques artificiels ont été entravés par des exigences de fabrication complexes et des limitations dans les fonctions d'apprentissage et de mémoire qu'ils imitent. Maintenant Rui Yang, Kazuya Terabe et ses collègues du National Institute for Materials Science au Japon et de l'Université de Californie, Los Angeles, aux États-Unis ont développé deux, dispositifs nano-ioniques à trois terminaux basés sur WO3-x capables d'un large éventail de fonctions neuromorphiques et électriques.
Dans son état initial impeccable, le système a des valeurs de résistance très élevées. Le balayage des tensions négatives et positives à travers le système diminue cette résistance de manière non linéaire, mais il revient bientôt à son état d'origine indiquant un état volatil. L'application d'impulsions positives ou négatives à l'électrode supérieure introduit une panne douce, après quoi le balayage des tensions négatives et positives conduit à des états non volatils qui présentent une résistance bipolaire et un redressement pendant de plus longues périodes.
Les chercheurs établissent des similitudes entre les propriétés de l'appareil (états volatils et non volatils et le processus d'évanouissement du courant après des impulsions de tension positives) avec des modèles de comportement neuronal, c'est-à-dire mémoire à court et à long terme et processus d'oubli. Ils expliquent le comportement comme le résultat de la migration des ions oxygène à l'intérieur de l'appareil en réponse aux balayages de tension. L'accumulation des ions oxygène à l'électrode conduit à des barrières de potentiel de type Schottky et aux changements qui en résultent dans les caractéristiques de résistance et de rectification. Le comportement de commutation bipolaire stable à l'interface Pt/WO3-x est attribué à la formation du filament conducteur électrique et à la capacité d'absorption d'oxygène de l'électrode de Pt.
Comme le concluent les chercheurs, "Ces capacités ouvrent une nouvelle voie pour les circuits, mémoires analogiques, et des réseaux de neurones numériques fusionnés artificiellement utilisant une programmation à la demande par polarité d'impulsion d'entrée, ordre de grandeur, et l'histoire de la répétition."
