Dynamische Analyse und Modellierung experimenteller Daten aus nichtlinearen Schaltungselementen ("DYNAMODE")

• Antragsteller: Professor Dr. Ronald Tetzlaff
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411647366

Ein wichtiges Ziel des Projektes ist es, neue nichtlineare Modelle für Memristoren herzuleiten, zu analysieren und unter Anwendung von Methoden der Netzwerk- und Systemtheorie für eine Reihe von physikalischen Systemen anzuwenden, wie es in der Projektbeschreibung dargestellt ist. Obwohl es inzwischen eine beachtliche Anzahl an Literatur über Memristoren gibt, wurden Modelle, die Memristoren richtig definieren, d.h. durch ein zustandsabhängiges Ohmsches Gesetz zusammen mit den definierenden Zustandsgleichungen, nur in wenigen Fällen vorgeschlagen und analysiert. Hierbei ist es wichtig zu beachten, dass die Anwendung des Memristor-Formalismus die Forschung in nichtflüchtigen Speicherelementen und verschiedenen Formen des neuromorphen computing dramatisch beschleunigt hat. Für die zukünftige Entwicklung neuer innovativer Memristorschaltungen, die teilweise konventionelle CMOS-Technologie ersetzen werden, ist es notwendig, Methoden aus Physik und Chemie heranzuziehen und genaue und detaillierte Messungen durchzuführen, um basierend darauf in der Netzwerktheorie Modelle zu bestimmen, die eine genaue und stabile Simulation von Memristor-Elementen und Schaltkreisen in Standard-Designer-Software ermöglichen. Unsere Untersuchungen werden sich auf die Herleitung neuer dynamischer Modelle mit einer geeigneten Parametrisierung konzentrieren, so dass auch diese Modelle auf andere Bauelemente und Schaltkreise verallgemeinert werden können. Diese geplante Arbeit konzentriert sich auf eine neue, sehr umfangreiche experimentelle Datenbank für den NbO2-Memristor, die bei HP Labs und im Lawrence Berkeley National Laboratory erstellt wurde. Dr. Stanley Williams hat diese bereits der Arbeitsgruppe in Dresden zur Verfügung gestellt, wo weitere Messungen in Zusammenarbeit mit der Namlab gGmbH Dresden geplant sind. Im Vergleich zu unseren laufenden Arbeiten sind in diesem Projekt umfassende Untersuchungen erforderlich, die die Dynamik derartiger Bauelemente in einer detaillierten, bisher nicht verfügbaren Form erfassen. Wir planen auch, dynamische nichtlineare Modelle anderer Mem-Elemente zu bestimmen, einschließlich verschiedener Arten von induktiven und kapazitiven Elementen, die bestehende Schaltungen mit neuen Eigenschaften erweitern, mit dem Ziel, erhebliche Fortschritte in der Sensortechnik, in der Signalverarbeitung und bei Verfahren im local computing, d.h. bei Verfahren für nicht von-Neumann Rechnerarchitekturen mit lokalen Speicherelementen, zu ermöglichen. Insbesondere werden die hergeleiteten Modelle zugrunde gelegt, um unterschiedliche Anwendungen für nichtlineare dynamische Schaltungselemente wie Signaltransduktion und -analyse, Verstärkung, Datenübertragung und local computing zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen