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目录
1 绪论
1.1 引言
1.2 阈值转变器件简介
1.2.1 阈值转变器件的分类
1.2.2 阈值转变器件的应用
1.3 金属导电丝型阈值转变（CFTS）器件概述
1.3.1 CFTS器件工作机理
1.3.2 CFTS器件的研究现状
1.4 基于CFTS器件的选通管概述
1.4.1 选通管器件简介
1.4.2 CFTS选通管器件
1.5 基于阈值器件的人工神经元及脉冲神经网络研究
1.5.1 生物神经元的工作机理
1.5.2 神经元模型介绍
1.5.3 基于阈值器件的神经元电路
1.5.4 基于忆阻器的脉冲神经网络
1.6 论文的选题意义、研究内容及结构安排
2 高开态电流、高速Ag/TiN/HfAlxOy/Pt阈值器件研究
2.1 器件的结构设计
2.2 器件的制备及物理表征
2.2.1 器件的制备
2.2.2 器件的物理表征
2.3 器件的基本电学特性测试
2.3.1 器件的直流特性测试
2.3.2 器件的脉冲特性测试
2.3.3 器件的可靠性研究
2.4 器件的阈值转变性能调控
2.4.1 器件阈值电压的调控
2.4.2 器件双向阈值转变特性研究
2.5 器件的物理机制
2.5.1 器件结构对性能的影响
2.5.2 器件的物理模型
2.6 本章小结
3 高一致性Ag/TiN/HfOx/HfOy/HfOx/Pt阈值器件研究
3.1 AT3HP器件的制备
3.1.1 器件制备的工艺流程
3.1.2 AT3HP器件的材料表征
3.2 AT3HP器件的基本电学特性测试
3.2.1 直流开关特性测试
3.2.2 直流循环特性测试
3.2.3 恒定电学压力测试
3.2.4 器件D2D一致性测试
3.2.5 脉冲开关特性测试
3.3 AT3HP器件的性能调控
3.3.1 器件阈值电压的调控
3.3.2 双向阈值转变特性研究
3.4 AT3HP器件的物理模型
3.4.1 器件结构对其性能的影响
3.4.2 氧化铪薄膜的元素分析
3.4.3 第一性原理计算
3.4.4 阈值转变的物理模型
3.4.5 器件性能的整体分析
3.5 本章小结
4 HfAlxOy基低功耗神经元及其在脉冲神经网络中的应用
4.1 基于单器件的低功耗神经元
4.1.1 单器件神经元的工作原理
4.1.2 单器件神经元发放性能的调制
4.1.3 单器件神经元的功耗研究
4.2 基于RC电路的LIF神经元
4.2.1 神经元电路的工作原理
4.2.2 神经元发放性能的调制
4.2.3 基于RC电路的神经元功耗研究
4.3 基于LIF神经元的脉冲神经网络实现
4.3.1 神经元的第一脉冲时刻（time-to-first-spike）测试
4.3.2 基于LIF神经元的SNN网络仿真验证
4.4 本章小结
5 总结与展望
5.1 本文主要内容及结论
5.2 本文的主要创新点
5.3 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间取得的研究成果
附录2 公开发表的学术论文与博士学位论文的关系
附录3 攻读学位期间参加的科研项目
附录4 中英文缩写对照表