基于物理紧凑模型的局部活跃 Mott 存储器的非线性动力学与稳定性分析

局部活跃存储器是一类具有可扩展性且仿生神经形态电路潜力的新型非线性动态电路元件。我们基于物理紧凑模型进行小信号线性化分析，并运用 Chua 的局部活跃理论，对基于绝缘-金属相变的 vanadium dioxide 局部活跃 Mott 存储器进行分析。该方法建立了 Mott 存储器动力学行为与物理设备参数之间的联系，并完整描绘了局部被动域和混沌边缘域在频率和电流操作参数空间中的映射，这可指导神经形态电路应用中的材料和器件开发。我们还考察了局部分析在由电压偏置的 vanadium dioxide 存储器、并联电容元件和串联电阻构成的二阶松弛振荡器电路中的适用性。我们指出，全球非线性技术（包括 nullclines 和相图）可提供关于近非超螺旋固定点的不稳定性和持续振荡的见解，例如从不稳定螺旋到稳定极限循环的超临界 Hopf 类分叉，每个电路参数均可作为分叉参数。极限循环的突然性增长类似于松弛振荡系统中 Canard 爆现象。最后，我们表明 vanadium dioxide 纳米器件松弛振荡器的实验极限循环振荡与基于紧凑模型构建的 SPICE 仿真结果良好吻合。