Ученые из Университета Лобачевского совместно с коллегами из России впервые продемонстрировали хаотическую динамику индивидуального мемристора. Детерминированный хаос объясняет экспериментальный разброс характеристик мемристивного устройства. Результаты работы приближают интеграцию мемристоров в электронные схемы. Статья опубликована в журнале Chaos, Solitons & Fractals.
Мемристор считается четвертым пассивным элементом электрических цепей, который может изменять свое сопротивление в зависимости от протекающего через него электрического заряда (memristor — memory resistor). Это исходное определение вызывает споры ученых, особенно после того, как мемристивный эффект был соотнесен с эффектом резистивного переключения в простой тонкопленочной структуре «металл — оксид — металл». При этом независимо от этого справедливым остается обобщенное определение мемристора как динамической системы.
Это универсальное определение позволяет связать произвольный набор динамических переменных с конкретными физико-химическими явлениями, которые отвечают за изменение сопротивления материала. С другой стороны, оно дает возможность использовать множество методов нелинейной динамики для интерпретации и предсказания «живого» поведения реальных мемристивных устройств в составе мозгоподобных нейросетевых архитектур.
Эти возможности были успешно использованы в новой работе российских ученых, описавших сложную динамику мемристора в модели второго порядка под внешним воздействием. В качестве динамических переменных они выбрали длину проводящей области и заряд, динамически накапливающийся на дефектных центрах в оксидном слое. Модель состоит из двух автономных дифференциальных уравнений и одного алгебраического, зависящего от внешнего управления, заданного периодическим во времени сигналом.
В численном эксперименте ученые получили различные периодические режимы, перемешивание и хаотическую динамику. В пространстве трех параметров модели построены фазовые диаграммы, свидетельствующие о наличии хаотического аттрактора. Наиболее интересный результат с практической точки зрения — то, что нестабильность характеристик резистивного переключения, которая всегда является камнем преткновения на пути к интеграции мемристоров в традиционные электронные схемы, может быть интерпретирована как проявление хаотической динамики его внутренних переменных состояний.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
