本發(fā)明涉及電子信息科學技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種憶阻器的simulink模型建立方法。

背景技術(shù)：

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，憶阻器已然成為電子信息科學技術(shù)領(lǐng)域前沿、革命性的方向。

惠普憶阻器包括摻雜區(qū)和非摻雜區(qū)，其中，摻雜區(qū)域摻雜有帶正電的氧空位，其由于二氧化鈦缺失部分氧原子，從而表現(xiàn)得像半導(dǎo)體一樣，使得缺氧二氧化鈦與氧空位混合的部分更有利于電流的通過；非摻雜區(qū)是純凈的二氧化鈦，使其呈現(xiàn)為高阻特性，可以將其看作是一個絕緣體。憶阻器的總電阻m(t)是摻雜區(qū)域阻抗和非摻雜區(qū)域阻抗之和。而憶阻器的總電阻可以通過外加電壓，基于摻雜區(qū)和非摻雜區(qū)之間邊界的移動速度，以及摻雜層的阻值、薄膜厚度和流過憶阻器的電流等因素來計算得出。

但是，當外加電場時，現(xiàn)有技術(shù)的憶阻器的摻雜區(qū)電阻率和非摻雜區(qū)電阻率在邊界遷移時候均為定值，然而這只是理想狀態(tài)下的憶阻器模型。在現(xiàn)實中，施加外加電場的時，憶阻器的邊界會遷移，即氧空位濃度會隨外加電場變化而變化，載流子濃度發(fā)生變化，使得摻雜區(qū)域的電阻率發(fā)生變化，也即摻雜區(qū)電阻率不是固定不變?；诓毁N合實際的憶阻器模型建立simulink模型，必然會導(dǎo)致所建立的simulink模型不準確。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種憶阻器的simulink模型建立方法，以解決現(xiàn)有憶阻器模型不貼合實際導(dǎo)致所建立的simulink模型準確率較低的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種憶阻器的simulink模型建立方法，該方法包括：

根據(jù)憶阻器的氧空位預(yù)設(shè)初始濃度，以及摻雜區(qū)的氧空位實時濃度與施加電壓的關(guān)系，建立所述摻雜區(qū)的氧空位實時濃度模型；

基于p型半導(dǎo)體電阻率定義，根據(jù)所述氧空位實時濃度模型，計算出所述摻雜區(qū)的實時電阻率；

根據(jù)所述實時電阻率、非摻雜區(qū)電阻率以及所述憶阻器的參數(shù)，分別計算出摻雜區(qū)實時電阻和非摻雜區(qū)實時電阻；

根據(jù)所述摻雜區(qū)實時電阻和所述非摻雜區(qū)實時電阻，建立所述憶阻器的億阻值模型；

基于所述億阻值模型，建立simulink模型。

可選地，所述氧空位實時濃度模型具體為其中，n0為所述氧空位預(yù)設(shè)初始濃度，u(t)為所述施加電壓。

可選地，所述基于p型半導(dǎo)體電阻率定義，根據(jù)所述氧空位實時濃度模型，計算出所述摻雜區(qū)的實時電阻率包括：

將所述憶阻器作為p型半導(dǎo)體，根據(jù)所述氧空位實時濃度模型計算出所述摻雜區(qū)的所述實時電阻率；

其中，所述實時電阻率為q為電子電荷，u為離子遷移率。

可選地，所述根據(jù)所述實時電阻率、非摻雜區(qū)電阻率以及所述憶阻器的參數(shù)，分別計算出摻雜區(qū)實時電阻和非摻雜區(qū)實時電阻包括：

獲取所述憶阻器的總長度參數(shù)、摻雜區(qū)長度參數(shù)和所述非摻雜區(qū)電阻率；

根據(jù)所述實時電阻率、所述總長度參數(shù)以及所述摻雜區(qū)長度參數(shù)，計算出所述摻雜區(qū)實時電阻；

根據(jù)所述非摻雜區(qū)電阻率、所述總長度參數(shù)以及所述摻雜區(qū)長度參數(shù)，計算出所述非摻雜區(qū)實時電阻；

其中，所述摻雜區(qū)實時電阻為w(t)為所述摻雜區(qū)長度隨時間變化關(guān)系，s為所述憶阻器的橫截面積；所述非摻雜區(qū)實時電阻為d為所述總長度參數(shù)，p非摻雜為所述非摻雜區(qū)電阻率。

可選地，所述根據(jù)所述摻雜區(qū)實時電阻和所述非摻雜區(qū)實時電阻，建立所述憶阻器的億阻值模型包括：

將所述摻雜區(qū)實時電阻和所述非摻雜區(qū)實時電阻相加，得出所述億阻值模型；

其中，所述億阻值模型為

可選地，所述基于所述億阻值模型，建立simulink模型包括：

基于所述憶阻器模型，利用simulink中的比例增益運算、乘法器、加分器以及積分器，搭建所述simulink模型。

可選地，在所述基于所述億阻值模型，建立simulink模型之后還包括：

獲取多個預(yù)設(shè)輸入信號；

基于所述simulink模型，依次輸出多個所述預(yù)設(shè)輸入信號的電流電壓曲線。

本發(fā)明所提供的憶阻器的simulink模型建立方法，根據(jù)憶阻器的氧空位預(yù)設(shè)初始濃度，以及摻雜區(qū)的氧空位實時濃度與施加電壓的關(guān)系，建立摻雜區(qū)的氧空位實時濃度模型；基于p型半導(dǎo)體電阻率定義，根據(jù)氧空位實時濃度模型，計算出摻雜區(qū)的實時電阻率；根據(jù)實時電阻率、非摻雜區(qū)電阻率以及憶阻器的參數(shù)，分別計算出摻雜區(qū)實時電阻和非摻雜區(qū)實時電阻；根據(jù)摻雜區(qū)實時電阻和非摻雜區(qū)實時電阻，建立憶阻器的億阻值模型；基于億阻值模型，建立simulink模型。本申請基于摻雜區(qū)的氧空位實時濃度與憶阻器的施加電壓的關(guān)系，建立反映摻雜區(qū)的實時氧空位濃度的模型，計算出摻雜區(qū)的實時電阻率，再基于摻雜區(qū)實時電阻率建立更貼合實際的憶阻器模型，使得基于該憶阻器模型建立的simulink模型的準確率較高。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例所提供的憶阻器的simulink模型建立方法的一種具體實施方式的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例所提供的憶阻器的simulink模型的示意圖；

圖3-1為2hz的正弦波信號的電流電壓曲線；

圖3-2為4hz的正弦波信號的電流電壓曲線；

圖3-3為8hz的正弦波信號的電流電壓曲線。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參見圖1，圖1為本發(fā)明實施例所提供的憶阻器的simulink模型建立方法的一種具體實施方式的流程示意圖，該方法包括以下步驟：

步驟101：根據(jù)憶阻器的氧空位預(yù)設(shè)初始濃度，以及摻雜區(qū)的氧空位實時濃度與施加電壓的關(guān)系，建立所述摻雜區(qū)的氧空位實時濃度模型。

基于惠普憶阻器的氧空位擴散機制，外加正弦波電壓在正半軸時，摻雜區(qū)長度變長，憶阻器整體導(dǎo)電性增強，即氧空位濃度增大，則此時電壓對時間的積分為正數(shù)，且面積一直在不斷增加，氧空位濃度也一直增大，直到外加電壓積分達到最大值；外加正弦波電壓在負半軸時，摻雜區(qū)長度變短，憶阻器整體導(dǎo)電性減弱，即氧空位濃度減小，則此時電壓積分為仍為正數(shù)，但其面積一直在不斷減小，氧空位濃度則會一直減小到初始濃度值。

可以得知外加正弦波電壓積分變化規(guī)律與氧空位濃度變化規(guī)律相似，基于此，可以建立氧空位濃度與時間的關(guān)系，即氧空位實時濃度模型。

具體地，上述氧空位實時濃度模型可以為其中，n0為所述氧空位預(yù)設(shè)初始濃度，u(t)為所述施加電壓。

上述氧空位預(yù)設(shè)初始濃度可以為5×10³³m^-3，也可以為其它數(shù)值，在此不作限定。而上述施加電壓為正弦波電壓。

步驟102：基于p型半導(dǎo)體電阻率定義，根據(jù)所述氧空位實時濃度模型，計算出所述摻雜區(qū)的實時電阻率。

由于惠普模型中擴散的帶兩個正電荷的氧空位，故可以將該憶阻器模型看作p型半導(dǎo)體，繼而可以根據(jù)p型半導(dǎo)體的電阻率定義來求取憶阻器的電阻率。

具體地，上述基于p型半導(dǎo)體電阻率定義，根據(jù)所述氧空位實時濃度模型，計算出所述摻雜區(qū)的實時電阻率的過程可以為：將所述憶阻器作為p型半導(dǎo)體，根據(jù)所述氧空位實時濃度模型計算出所述摻雜區(qū)的所述實時電阻率；其中，所述實時電阻率為q為電子電荷，u為離子遷移率。

可以理解的是，q為電子電荷，具體為1.6×10^-19c。u為離子遷移率，其可以根據(jù)擴散系數(shù)來求得，例如，可以將擴散系數(shù)設(shè)為1.3×10^-16m²s^-1，此時，u＝10^-14m²/(v×s)。

步驟103：根據(jù)所述實時電阻率、非摻雜區(qū)電阻率以及所述憶阻器的參數(shù)，分別計算出摻雜區(qū)實時電阻和非摻雜區(qū)實時電阻。

需要說明的是，憶阻器的非摻雜區(qū)電阻率是固定不變的，具體為25ω·m。

上述參數(shù)可以包括憶阻器的總長度，摻雜區(qū)長度以及橫截面積等參數(shù)。

根據(jù)電阻定義，可以利用電阻率和相應(yīng)參數(shù)計算出相應(yīng)電阻。具體地，上述根據(jù)所述實時電阻率、非摻雜區(qū)電阻率以及所述憶阻器的參數(shù)，分別計算出摻雜區(qū)實時電阻和非摻雜區(qū)實時電阻的過程可以為：獲取所述憶阻器的總長度參數(shù)、摻雜區(qū)長度參數(shù)和所述非摻雜區(qū)電阻率；根據(jù)所述實時電阻率、所述總長度參數(shù)以及所述摻雜區(qū)長度參數(shù)，計算出所述摻雜區(qū)實時電阻；根據(jù)所述非摻雜區(qū)電阻率、所述總長度參數(shù)以及所述摻雜區(qū)長度參數(shù)，計算出所述非摻雜區(qū)實時電阻；其中，所述摻雜區(qū)實時電阻為w(t)為所述摻雜區(qū)長度隨時間變化關(guān)系，s為所述憶阻器的橫截面積；所述非摻雜區(qū)實時電阻為d為所述總長度參數(shù)，p非摻雜為所述非摻雜區(qū)電阻率。

步驟104：根據(jù)所述摻雜區(qū)實時電阻和所述非摻雜區(qū)實時電阻，建立所述憶阻器的億阻值模型。

計算出摻雜區(qū)電阻和非摻雜區(qū)電阻后，將兩者進行相加，可以得出憶阻器的億阻值。

具體地，上述根據(jù)所述摻雜區(qū)實時電阻和所述非摻雜區(qū)實時電阻，建立所述憶阻器的億阻值模型的過程可以為：將所述摻雜區(qū)實時電阻和所述非摻雜區(qū)實時電阻相加，得出所述億阻值模型；其中，所述億阻值模型為對m(t)進行變形，可以得出其中，s可以為25×10^-12m²，當然，其數(shù)值也可以為其它，在此不作限定。

步驟105：基于所述億阻值模型，建立simulink模型。

根據(jù)所計算出的億阻值的表達式，可以選擇simulink中的相應(yīng)模塊建立simulink模型。

具體地，上述基于所述億阻值模型，建立simulink模型的過程可以為：基于所述憶阻器模型，利用simulink中的比例增益運算、乘法器、加分器以及積分器，搭建所述simulink模型。

simulink模型可以具體如圖2所示，圖2為本發(fā)明實施例所提供的憶阻器的simulink模型的示意圖。具體可以參見圖2，在此不作贅述。

在建立simulink模型之后，為了驗證所建立的模型的正確性，可以為simulink輸入多個信號，根據(jù)所輸出的曲線判斷模型的準確性。

作為一種具體實施方式，在上述基于所述億阻值模型，建立simulink模型之后還可以包括：獲取多個預(yù)設(shè)輸入信號；基于所述simulink模型，依次輸出多個所述預(yù)設(shè)輸入信號的電流電壓曲線。

上述預(yù)設(shè)輸入信號可以為多個不同頻率的正弦波信號。具體地，可以為simulink模型輸入幅值為2，頻率分別為2hz、4hz以及8hz的正弦波，得出相應(yīng)的電流電壓曲線。具體地可以參見圖3，圖3-1為2hz的正弦波信號的電流電壓曲線，圖3-2為4hz的正弦波信號的電流電壓曲線，圖3-3為8hz的正弦波信號的電流電壓曲線。

參見圖3可知，當其他條件不變的情況下，電壓的頻率為8hz的時候，惠普憶阻器的i-v曲線趨向于一條直線，表現(xiàn)出較強的線性，因而其非線性和開關(guān)特性并不能明顯的表示出來。但是當電壓的頻率減小到4hz時，其伏安特性曲線表現(xiàn)出明顯的非線性，呈現(xiàn)出明顯的磁滯回線特點。當頻率減小到2hz時，磁滯回線更為明顯，非線性特性十分明顯。綜上所述，電壓頻率越大，斜‘8’所圍面積越?。?/p>

同時，也驗證了改進模型符合憶阻器的特征，理想憶阻器的電流電壓李薩茹圖形呈8字滯回現(xiàn)象，具有零點交叉，穩(wěn)定性，雙極性，奇對稱等特征。

本發(fā)明實施例所提供的憶阻器的simulink模型建立方法，根據(jù)憶阻器的氧空位預(yù)設(shè)初始濃度，以及摻雜區(qū)的氧空位實時濃度與施加電壓的關(guān)系，建立摻雜區(qū)的氧空位實時濃度模型；基于p型半導(dǎo)體電阻率定義，根據(jù)氧空位實時濃度模型，計算出摻雜區(qū)的實時電阻率；根據(jù)實時電阻率、非摻雜區(qū)電阻率以及憶阻器的參數(shù)，分別計算出摻雜區(qū)實時電阻和非摻雜區(qū)實時電阻；根據(jù)摻雜區(qū)實時電阻和非摻雜區(qū)實時電阻，建立憶阻器的億阻值模型；基于億阻值模型，建立simulink模型。該方法基于摻雜區(qū)的氧空位實時濃度與憶阻器的施加電壓的關(guān)系，建立反映摻雜區(qū)的實時氧空位濃度的模型，計算出摻雜區(qū)的實時電阻率，再基于摻雜區(qū)實時電阻率建立更貼合實際的憶阻器模型，使得基于該憶阻器模型建立的simulink模型的準確率較高。

以上對本發(fā)明所提供的憶阻器的simulink模型建立方法進行了詳細介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。