[发明专利]一种自整流忆阻器电路的存算一体化操作方法及应用

权利要求书

1.一种自整流忆阻器电路的存算一体化操作方法，其特征在于，

基于不同的逻辑操作，设置自整流忆阻器的当前输入量进行数据存储与运算，实现不同的逻辑功能；

所述逻辑操作与当前输入量的关系建立方法为：

建立经过操作后自整流忆阻器阻值状态与自整流忆阻器当前输入量之间的逻辑运算公式；其中，自整流忆阻器的当前输入量包括自整流忆阻器当前阻值状态、上电极施加电压情况、下电极施加电压情况以及对其的读取方向；

利用逻辑运算公式，获取不同自整流忆阻器当前输入量对应的逻辑操作；

或将自整流忆阻器P和自整流忆阻器Q的下电极相连；

在自整流忆阻器P的上电极施加正电压，且使自整流忆阻器Q的上电极接地；

通过调节自整流忆阻器P和自整流忆阻器Q的自整流忆阻器当前阻值状态，在正电压的施加下进行写操作或不操作，输出经过操作后的自整流忆阻器Q的阻值状态，获取Q_n+1←Q_nNIMP P逻辑操作；

其中，P和Q_n分别为自整流忆阻器P和自整流忆阻器Q的当前阻值状态；Q_n+1为经过操作后的自整流忆阻器Q的阻值状态；

所述逻辑运算公式为：

其中，C_n和C_n+1分别表示自整流忆阻器当前阻值状态和经过操作后自整流忆阻器的阻值状态，阻值状态为低阻状态时记为“1”，阻值状态为高阻状态时记为“0”；R为对自整流忆阻器的读写方向；A、B分别代表自整流忆阻器上、下电极施加电压的情况，施加正向电压记为“1”，接地记为“0”；当上电极施加正电压，下电极接地，对自整流忆阻器的读写方向记为“1”，反之，记为“0”；“0”和“1”代表逻辑运算中的0和1。

2.根据权利要求1所述的存算一体化操作方法，其特征在于，所述自整流忆阻器电路包括自整流忆阻器阵列和外围电路；所述外围电路包括状态控制器、位线译码器、字线译码器和多路选择器；

所述状态控制器根据输入的数据、地址信息和时钟信号产生源线控制信号；

所述字线译码器的输入端连接至状态控制器，其输出端通过多路选择器连接至自整流忆阻器阵列的字线；字线译码器用于对状态控制器产生的源线控制信号进行译码，获取字线控制信号；位线译码器的输入端连接至状态控制器的控制信号输入输出端，其输出端通过多路选择器连接至自整流忆阻器阵列的位线；用于对状态控制器产生的控制信号进行译码，获取位线控制信号；

多路选择器用于根据位线控制信号或字线控制信号选择自整流忆阻器阵列中的位线或子线；

所述自整流忆阻器阵列用于通过施加字线控制信号、位线控制信号以及源线控制信号，控制各自整流忆阻器阵列的阻值状态。

3.根据权利要求1或2所述的存算一体化操作方法，其特征在于，所述自整流忆阻器的结构自下而上为衬底、下电极、隔离层、功能层、势垒层和上电极；

所述上电极和所述势垒层之间存在肖特基势垒，实现反向整流；所述下电极与所述功能层之间的功函数差距小于所述上电极与所述功能层之间的功函数差距，用于实现上、下电极的势垒差异化；

所述下电极上方的隔离层设置有空隙；所述功能层涂覆于隔离层与空隙之上，隔离层的空隙为上电极与下电极的接触面积。

4.根据权利要求3所述的存算一体化操作方法，其特征在于，所述隔离层的材料为SiO₂，生长手段为化学气相沉积、脉冲激光沉积和原子层沉积中的一种。

5.根据权利要求3所述的存算一体化操作方法，其特征在于，所述势垒层为HfO₂、Ta₂O₅、WO₃、NbO₂、ZrO₂、YO₃、ZnO和SiO₂的一种或多种组合。

6.根据权利要求3所述的存算一体化操作方法，其特征在于，所述功能层的生长方式为溅射、原子层沉积、热氧化、化学气相沉积和脉冲激光沉积工艺中的一种。

7.一种基于权利要求2所述的自整流忆阻器电路的应用，其特征在于，其用作一种逻辑运算器件。