單電子器件模擬及其在細胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的應用研究.pdf

1、納米科學與技術(shù)是21世紀的高科技前沿技術(shù)，是新時代科學發(fā)展的主要內(nèi)容之一，它的發(fā)展將對其它學科、產(chǎn)業(yè)和社會產(chǎn)生深遠的影響。而納米電子學是納米科學與技術(shù)這一學科的重要組成部分，它代表了微電子學的發(fā)展趨勢并將成為下一代電子科學與技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子器件的特征尺寸越來越小，已經(jīng)由微米級進入到納米級，當系統(tǒng)的尺寸小到可以與電子的波長比較的時候，量子效應就成為支配載流子行為的主要因素。這些新現(xiàn)象和新效應給原來的半導體器件帶

2、來挑戰(zhàn)的同時，也為開發(fā)新的器件提供了機遇。量子點和單電子器件等以這些新效應為工作原理的器件成為近年來納米電子學研究的熱點，本文就是在此研究背景下，對單電子晶體管（SET）和量子點細胞自動機（QCA）等單電子器件的理論和建模方面做了一些研究工作，并分別對這些器件在細胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的應用做了進一步探討。 本文首先對單電子晶體管數(shù)值模擬的兩種基本方法主方程法和蒙特卡羅法進行了分析和研究，比較了它們的優(yōu)缺點后，采用主方程法建立了單電子晶體

3、管模型，并把這一模型與電路模擬軟件SPICE相結(jié)合，建立了單電子晶體管等效模型。同時結(jié)合細胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與單電子器件的特性，對單電子器件在細胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元的模擬方面展開研究，仿真實現(xiàn)了單電子晶體管細胞神經(jīng)元模型，并進而對CCD細胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行了仿真，仿真結(jié)果具有一定的精度。另外，本文也研究了另一種單電子器件-量子點細胞自動機在細胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應用，并利用仿真軟件QCADesigner對QCA的細胞神經(jīng)元模型建立的CCD細胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行了仿真