基于HZO的FeMEMS突触中洛伦兹Switching动力学用于神经形态权重存储

神经形态计算需要能够以高精度存储和更新权重，同时进行非破坏性读取的突触器件。传统的铁电突触器件将权重存储在余极化状态中，可能需要破坏性电气读取，限制了耐久性和可靠性。我们演示了一个基于铁电MEMS（FeMEMS）的突触器件，其中将模拟权重存储在释放型Hf$_{0.5}$Zr$_{0.5}$O$_2$（HZO）MEMS单片层的压电系数$d_{31,eff}$中。部分铁电域切换调制$d_{31,eff}$，低幅度机械驱动在器件中进行读取，无读取扰动，器件可编程水平超过7位。机械开关分布函数服从洛伦兹分布，作为部分掺杂电压($V_p$)的对数函数，符合核生成受限开关（NLS），从电机械数据中提取的中位数阈值遵循Merz型场时间律，无量纲指数$\alpha = 3.62$。这些关系在机械权重和电气开关动力学之间建立了定量联系。该机械读取突触器件避免了去极化和电荷注入效应，提供双极权重（非常适合兴奋性和抑制性突触），直接揭示部分域 Population，并为高位神经形态硬件提供了稳健、高效的途径。