声子散射下碳纳米管场效应管建模方法研究

声子散射对碳纳米管场效应管(carbon nanotube field effect transistor, CNTFET)的特性有着不可忽略的影响. 传统研究方法基于弹道输运模型来分析发生声子散射时各参数对器件特性的影响, 进而建立CNTFET声子散射模型.为了降低模型复杂度, 提高仿真计算的速度, 本文深入研究了CNTFET的声子散射影响, 对手性、温度和能量三个参数的变化进行了仿真, 分析了参数对器件特性的影响. 采用线性近似拟合的方式建立了一种新的CNTFET声子散射模型.通过分析散射下电流的变化, 验证了该模型的正确性和有效性.与半经典散射模型相比, 该模型由于不需要进行积分计算, 计算过程较为简单, 降低了运算量. 关键词： 碳纳米管场效应管 声子散射模型 线性近似拟合     

基于单电子器件的细胞神经网络实现及应用研究

利用单电子晶体管和互补型金属氧化物半导体场效应晶体管的混合结构所具有的负微分电阻特性实现了细胞神经网络(CNN),设计构成了CNN的细胞体电路、A模板电路和B模板电路,并将构成的CNN用于图像处理应用研究中.仿真结果表明,所设计的硬件电路具有结构简单、功耗低、响应速度快等特点,可用于构成各种规模的CNN,进一步提高集成电路的集成度. 关键词： 单电子晶体管 细胞神经网络 负微分电阻     

单电子晶体管与金属氧化物半导体混合电路构造的一维离散混沌系统研究

基于单电子晶体管与金属氧化物半导体混合结构构造出一种一维离散混沌系统. 研究了单电子晶体管与金属氧化物半导体串联混合结构的电压传输特性,并建立了相应的N型分段线性函数模型. 基于该模型实现了一维离散映射系统,分析了它的一维映射过程、分岔图和Lyapunov指数谱等动力学特性. 最后利用单电子晶体管与金属氧化物半导体混合电路设计出该离散混沌系统的电路结构,仿真验证与理论分析一致. 研究结果表明,利用单电子晶体管与金属氧化物半导体混合结构设计的离散混沌电路不仅结构非常简单,功耗很低, 而且有利于混沌系统的集成和应用.     

基于概率模型的量子元胞自动机加法器容错性能研究

采用概率转移矩阵方法和电路分割理论建立了两种结构的量子元胞自动机 (QCA)加法器的容错性模型, 深入分析了各组成元件对加法器的整体容错性能的影响. 指出元件在较低的正确概率时, 传输线对整体正确概率影响较小, 而当元件正确概率较高时, 传输线的正确概率对整体正确概率的影响急剧增大, 并且在整个参数变化范围内反相器始终是影响整体正确概率的主要元件. 采用Frobenius范数对两种同一功能不同结构的QCA加法器的整体容错性能进行了比较, 发现由5输入择多逻辑门构成的QCA加法器的整体容错性能优良. 这对于目前QCA加法器的容错性设计以及今后大规模QCA电路的容错性设计具有重要意义.     

SET-MOS混合结构的细胞神经网络及其应用

基于细胞神经网络（CNN）细胞单元的等效电路及其电学特性模型,利用SET-MOS混合结构反相器实现了模型中的激活函数电路,用耦合电容单元实现CNN细胞的系统模板,构建了SET-MOS CNN细胞硬件电路,并将其应用在图像处理中.仿真结果表明,所设计的CNN硬件电路具有结构简单、功耗低、响应速度快等特点,可用于构成各种规模的CNN电路,进一步满足大规模信号处理的需求及提高集成电路的集成度. 关键词： 单电子晶体管 MOS管 细胞神经网络 图像处理     

界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用下辐射状磁涡旋形成机制

辐射状磁涡旋结构是一种稳定的拓扑磁结构,因其具有热稳定性高、驱动电流小等特点,成为当前继斯格明子之后又一新兴的研究热点.本文利用微磁学模拟方法研究了在界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（IDMI）下辐射状磁涡旋形成机制.结果表明：纳米盘直径越小,能稳定形成辐射状磁涡旋的IDMI强度范围就越大,当圆盘厚度增加一个数量级时,虽然可以稳定形成辐射状磁涡旋,但IDMI强度取值范围会随之变小.通过对不同磁矩初始态下辐射状磁涡旋的形成过程中磁矩、斯格明子数及各项能量变化的研究发现,环形涡旋和单畴均可作为辐射状磁涡旋形成的初始状态,但单畴初始态的形成时间比环形涡旋初始态的形成时间更长,其能量衰减时间比以环形涡旋为初始态的衰减时间更短.这表明形成辐射状磁涡旋极性比形成辐射旋性需要更长时间,且能量变化主要与涡旋核的生成及面内辐射状磁矩有关,而与涡旋核在盘中的位置无关.研究结果揭示了辐射状磁涡旋的形成机制,为基于辐射状磁涡旋的具体应用提供了理论依据.     

参数不确定量子细胞神经网络与Lorenz超混沌系统的函数投影同步研究

研究了具有不确定参数的量子细胞神经网络系统与Lorenz超混沌系统的函数投影同步.设计了自适应追踪控制器来实现两个不同系统渐进同步到已知的比例函数,并运用Lyapunov稳定性方法进行了证明.理论分析了量子细胞神经网络系统不确定参数的系数向量线性无关性,实现了不确定参数的识别和估计.数值仿真结果验证了函数投影同步和参数估计的有效性.     

一种碳纳米管场效应管的HSPICE模型

为在HSPICE中建立一种计算简单且精度较高的碳纳米管场效应管 (carbon nanotube field effect transistor, CNTFET) 模型, 在CNTFET半经典建模方法的基础上, 分析了自洽电势与载流子密度之间的关系, 提出用线性近似进行拟合, 并推导了自洽电势的显式表达式, 从而避免了积分方程的迭代求解过程. 然后在HSPICE中建立了相应的CNTFET模型, 通过仿真比较, 结果表明该模型具有较高的精度, 用其构建的逻辑门电路能够实现相应逻辑功能, 且运算时间大为减少. 关键词： 碳纳米管场效应管 半经典模型 线性近似拟合 HSPICE仿真     

磁性量子元胞自动机逻辑电路的转换特性研究

本文研究了磁性量子元胞自动机反相器和择多逻辑门等基本逻辑电路在不同纳磁体厚度和间距下的转换特性.采用单畴近似LLG方程对纳磁体以及电路进行了建模和仿真,结果表明更厚的纳磁体需要更大的转换磁脉冲,大厚度纳磁体逻辑电路表现出较慢的转换;相同厚度和间距下,择多逻辑门比反相器的转换时间略长.此外,模拟结果还表明纳磁体间距对反相器的转换过程影响明显,而对择多逻辑门则影响较小. 关键词： 磁性量子元胞自动机 转换特性 厚度和间距 逻辑电路     

Chaotic phenomena in Josephson circuits coupled quantum cellular neural networks

In this paper the nonlinear dynamical behaviour of a quantum cellular neural network (QCNN) by coupling Josephson circuits was investigated and it was shown that the QCNN using only two of them can cause the onset of chaotic oscillation. The theoretical analysis and simulation for the two Josephson-circuits-coupled QCNN have been done by using the amplitude and phase as state variables. The complex chaotic behaviours can be observed and then proved by calculating Lyapunov exponents. The study provides valuable information about QCNNs for future application in high-parallel signal processing and novel chaotic generators.