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,R. S. Ajimsha,Pankaj Misra,Satyaprakash Sahoo
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (21): 25713-25725 被引量:56
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
CDX完成签到 ,获得积分10
刚刚
1秒前
竹得风完成签到 ,获得积分10
1秒前
wanci应助机灵冬天采纳,获得10
2秒前
LingMg发布了新的文献求助10
2秒前
无奈青发布了新的文献求助10
2秒前
LL发布了新的文献求助10
2秒前
wypp发布了新的文献求助30
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助30
2秒前
3秒前
科研通AI6应助伍剑采纳,获得10
3秒前
polelight发布了新的文献求助100
3秒前
3秒前
4秒前
大力沛萍发布了新的文献求助10
4秒前
难过的谷芹应助Alan采纳,获得10
4秒前
我要发核心发布了新的文献求助200
4秒前
打打应助念与惜采纳,获得10
5秒前
有人喜欢蓝完成签到,获得积分10
5秒前
Belinda关注了科研通微信公众号
5秒前
HSTrigger发布了新的文献求助10
6秒前
情怀应助lixin采纳,获得10
6秒前
xiaohu发布了新的文献求助10
6秒前
马浩浩完成签到,获得积分10
6秒前
8秒前
zz完成签到,获得积分10
8秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
科目三应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
小米应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
科目三应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
8秒前
小米应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
BowieHuang应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
BowieHuang应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
小米应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
李爱国应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
小米应助科研通管家采纳,获得10
9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
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
Cummings Otolaryngology Head and Neck Surgery 8th Edition 800
Real World Research, 5th Edition 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5760339
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5524315
关于积分的说明 15397180
捐赠科研通 4897238
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2634090
邀请新用户注册赠送积分活动 1582111
关于科研通互助平台的介绍 1537591