三维交叉纳米线网络的几何特性

三维互连纳米线网络近期在能源收集/存储、传感、催化、磁性和自旋电子学应用以及新型硬件神经形态计算架构的设计方面引起了显著关注。然而，这些纳米线网络复杂的分支结构使得从理论上研究这些三维纳米结构系统具有挑战性。本文对具有选定特征的三维互连纳米线网络的几何特性进行了理论描述和模拟。我们的分析揭示，两个交叉区域之间的纳米线段长度服从指数分布。这表明较短的纳米线段比较长的纳米线段对纳米线网络特性具有更显著的影响。此外，我们的观察发现两根交叉纳米线芯之间的最小距离呈均匀分布。结果具有高度可重复性，且不受纳米线网络特性变化的影响。发现交叉区域和互连纳米线段的密度随纳米线密度的平方乘以其直径变化，再乘以一个依赖于堆积因子的因子。最后，对于具有高堆积因子的22微米厚纳米线网络，可实现高达10^13 cm^{-2}的互连段密度。这对神经形态计算应用具有重要意义，表明实现约10^14个互连（大致对应人脑中突触连接的数量）用约10 cm^2的纳米线网络是可行的。