Reconfigurable Low-Power TiO2 Memristor for Integration of Artificial Synapse and Nociceptor

神经形态工程学 记忆电阻器 材料科学 神经科学 突触 纳米技术 计算机科学 人工智能 人工神经网络 电子工程 生物 工程类
作者
Mousam Charan Sahu,Anjan Kumar Jena,Sameer Kumar Mallik,Suman Roy,Sandhyarani Sahoo,Sandhyarani Sahoo,R. S. Ajimsha,Pankaj Misra,Satyaprakash Sahoo,Satyaprakash Sahoo
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (21): 25713-25725 被引量:65
标识
DOI:10.1021/acsami.3c02727
摘要

Bio-mimetic advanced electronic systems are emerging rapidly, engrossing their applications in neuromorphic computing, humanoid robotics, tactile sensors, and so forth. The biological synaptic and nociceptive functions are governed by intricate neurotransmitter dynamics that involve both short-term and long-term plasticity. To emulate the neuronal dynamics in an electronic device, an Ag/TiO2/Pt/SiO2/Si memristor is fabricated, exhibiting compliance current controlled reversible transition of volatile switching (VS) and non-volatile switching (NVS). The origin of the VS and NVS depends on the diameter of the conducting filament, which is explained using a field-induced nucleation theory and validated by temporal current response measurements. The switching delay of the device is used to determine the characteristic nociceptive behaviors such as threshold, relaxation, inadaptation, allodynia, and hyperalgesia. The short-term and long-term retention loss attributed to the VS and NVS, respectively, is used to emulate short-term memory and long-term memory of the biological brain in a single device. More importantly, synergistically modulating the VS–NVS transition, the complex spike rate-dependent (SRDP) and spike time-dependent plasticity (STDP) with a weight change of up to 600% is demonstrated in the same device, which is the highest reported so far for TiO2 memristors. Furthermore, the device exhibits very low power consumption, ∼3.76 pJ/spike, and can imitate synaptic and nociceptive functions. The consolidation of complex nociceptive and synaptic behavior in a single memristor facilitates low-power integration of scalable intelligent sensors and neuromorphic devices.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
李h完成签到,获得积分10
1秒前
孤独的觅山完成签到,获得积分10
1秒前
关于我完成签到,获得积分10
1秒前
徐华佳完成签到,获得积分20
1秒前
usee完成签到,获得积分10
2秒前
Cinderella完成签到,获得积分10
2秒前
猪猪侠发布了新的文献求助10
2秒前
江添盛望完成签到,获得积分10
2秒前
Rina完成签到,获得积分10
2秒前
壮壮不爱吃肉完成签到,获得积分10
2秒前
Josie完成签到,获得积分10
3秒前
小铭完成签到,获得积分10
3秒前
完美世界应助蔡徐坤采纳,获得10
3秒前
4秒前
语雪完成签到,获得积分10
4秒前
Komorebi完成签到,获得积分10
4秒前
研友_LJGOan完成签到,获得积分10
5秒前
嘎嘎咻完成签到,获得积分10
6秒前
132分vs大师完成签到,获得积分10
6秒前
拉长的发夹完成签到,获得积分10
6秒前
酒石酸完成签到,获得积分10
6秒前
泡泡完成签到 ,获得积分10
6秒前
暖暖圆圆完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
梅溜溜完成签到,获得积分10
6秒前
唐唐88完成签到,获得积分10
7秒前
彭于晏应助sissi采纳,获得10
7秒前
害羞秋莲完成签到,获得积分10
7秒前
十月完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
玄音完成签到,获得积分10
8秒前
eric完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
胡萝卜完成签到,获得积分10
9秒前
remoon1104完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
10秒前
不知名小伙完成签到,获得积分10
10秒前
Ak完成签到,获得积分0
10秒前
一条小胖鱼完成签到,获得积分10
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
Effects of Two Weeks of Red Light Therapy on Choroidal Thickness and Axial Length in Young Adults 700
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
the fractional Laplacian 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7668412
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9236824
关于积分的说明 19883142
捐赠科研通 7237632
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3284105
关于科研通互助平台的介绍 2442967
邀请新用户注册赠送积分活动 2285681