論文の概要: Critical nonlinear aspects of hopping transport for reconfigurable logic
in disordered dopant networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.16037v1
- Date: Tue, 26 Dec 2023 12:55:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-27 15:13:11.473299
- Title: Critical nonlinear aspects of hopping transport for reconfigurable logic
in disordered dopant networks
- Title（参考訳）: 障害ドパントネットワークにおける再構成可能論理のためのホッピング輸送の臨界非線形側面
- Authors: Henri Tertilt, Jonas Mensing, Marlon Becker, Wilfred G. van der Wiel,
Peter A. Bobbert, Andreas Heuer
- Abstract要約: デバイス内のブール論理ゲートを実現するための可変レンジホッピング輸送の臨界非線形側面を解析する。
XORゲートのような線形分離可能なゲートはANDゲートのような線形分離可能なゲートよりも発生しにくいことが判明した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Nonlinear behavior in the hopping transport of interacting charges enables
reconfigurable logic in disordered dopant network devices, where voltages
applied at control electrodes tune the relation between voltages applied at
input electrodes and the current measured at an output electrode. From kinetic
Monte Carlo simulations we analyze the critical nonlinear aspects of
variable-range hopping transport for realizing Boolean logic gates in these
devices on three levels. First, we quantify the occurrence of individual gates
for random choices of control voltages. We find that linearly inseparable gates
such as the XOR gate are less likely to occur than linearly separable gates
such as the AND gate, despite the fact that the number of different regions in
the multidimensional control voltage space for which AND or XOR gates occur is
comparable. Second, we use principal component analysis to characterize the
distribution of the output current vectors for the (00,10,01,11) logic input
combinations in terms of eigenvectors and eigenvalues of the output covariance
matrix. This allows a simple and direct comparison of the behavior of different
simulated devices and a comparison to experimental devices. Third, we quantify
the nonlinearity in the distribution of the output current vectors necessary
for realizing Boolean functionality by introducing three nonlinearity
indicators. The analysis provides a physical interpretation of the effects of
changing the hopping distance and temperature and is used in a comparison with
data generated by a deep neural network trained on a physical device.
- Abstract（参考訳）: 相互作用電荷のホッピング輸送における非線形挙動は、制御電極で印加された電圧が入力電極で印加された電圧と出力電極で測定された電流の関係を調節する、無秩序ドパントネットワークデバイスにおいて再構成可能な論理を可能にする。
速度論的モンテカルロシミュレーションから,これらのデバイスにおけるブール論理ゲートを3段階で実現するための可変レンジホッピング輸送の臨界非線形側面を解析する。
まず、制御電圧のランダムな選択のための個々のゲートの発生を定量化する。
我々は、ANDゲートやXORゲートが生じる多次元制御電圧空間内の異なる領域の数が同等であるにもかかわらず、XORゲートのような線形分離可能なゲートはANDゲートのような線形分離可能なゲートよりも発生しにくいことを発見した。
次に、主成分分析を用いて(00,10,01,11)論理入力の組み合わせに対する出力電流ベクトルの分布を固有ベクトルと出力共分散行列の固有値を用いて特徴付ける。
これにより、異なるシミュレートされたデバイスの動作をシンプルかつ直接比較し、実験装置と比較することができる。
第三に、3つの非線形性指標を導入してブール関数を実現するのに必要な出力電流ベクトルの分布の非線形性を定量化する。
この分析は、ホッピング距離と温度を変化させる効果の物理的解釈を提供し、物理デバイスでトレーニングされたディープニューラルネットワークによって生成されたデータと比較に使用される。
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