陕西省自然科学基金(2011JZ015) 作品数:27 被引量:24 H指数:3 相关作者: 蔡理 杨晓阔 李政操 张明亮 刘保军 更多>> 相关机构: 空军工程大学 西安交通大学 更多>> 发文基金: 陕西省自然科学基金 国家自然科学基金 陕西省电子信息系统综合集成重点实验室基金 更多>> 相关领域: 电子电信 理学 自动化与计算机技术 一般工业技术 更多>>
量子元胞自动机器件和电路的研究进展 被引量:3 2011年 量子元胞自动机(QCA)是一种新颖的纳米技术,该技术不再通过电流或电压而是基于场相互作用进行信息的计算和传递。首先,综述了两种量子元胞自动机(EQCA和MQCA)器件的计算原理、基本逻辑门和时钟。指出了QCA元胞构成的不同线结构可在相同层交叉传递信号而不受影响。然后,进一步总结了制备QCA器件和功能阵列或电路的实验方法和材料,得出MQCA器件和分子EQCA器件的发展将使该器件逐步达到实际应用水平的结论。详细讨论了目前QCA器件和电路(尤其是存储单元结构)研究取得的重要进展以及面临的问题。提出了QCA器件未来理论和应用研究中的开放课题和方向。 杨晓阔 蔡理 李政操 陈祥叶关键词:纳电子器件 电路设计 倾斜边缘纳磁体对磁性量子元胞自动机互连线信号传递的影响 被引量:1 2013年 纳磁体倾斜边缘是磁性量子元胞自动机(Magnetic quantum cellular automata,MQCA)制备过程中常见的缺陷。研究倾斜边缘纳磁体的位置、缺失程度、形状等对互连线的影响,并分析了纳磁体间距和厚度对倾斜边缘MQCA互连线信号传递的影响。仿真结果得出,倾斜边缘对互连线的信号传递产生三种影响:正常、反向和中断。倾斜边缘的缺失尺寸越大,互连线的信号传递受到的影响越大;难磁化轴方向边缘完全缺失的情况下,较小的垂直缺失尺寸即可对互连线信号传递造成较大影响;较薄的厚度和较小的间距更有利于包含倾斜边缘纳磁纳磁体的互连线信号的正常传递。这些结论对于MQCA电路的制备、缺陷分析以及倾斜边缘纳磁体的特殊应用具有重要意义。 李政操 蔡理 杨晓阔 庞天亮 刘保军 张明亮 陈祥叶关键词:互连线 基于QCA可编程逻辑阵列单元的元胞缺陷研究 2012年 介绍了一种量子元胞自动机(QCA)可编程逻辑阵列结构,该结构可用于实现量子元胞自动机大规模可编程逻辑电路,采用QCADesigner仿真软件研究了元胞缺失、移位缺陷和未对准缺陷对可编程逻辑阵列单元逻辑功能的影响。得出了特定结构下,每个元胞移位缺陷和未对准缺陷的最大错位距离,以及导线模式中存在特定位置的8个可缺失元胞。这为缺陷单元的应用提供了一个具体的参数标准,提高了PLA阵列的单元利用率。 李政操 蔡理 黄宏图声子散射下碳纳米管场效应管建模方法研究 被引量:1 2013年 声子散射对碳纳米管场效应管(carbon nanotube field effect transistor,CNTFET)的特性有着不可忽略的影响.传统研究方法基于弹道输运模型来分析发生声子散射时各参数对器件特性的影响,进而建立CNTFET声子散射模型.为了降低模型复杂度,提高仿真计算的速度,本文深入研究了CNTFET的声子散射影响,对手性、温度和能量三个参数的变化进行了仿真,分析了参数对器件特性的影响.采用线性近似拟合的方式建立了一种新的CNTFET声子散射模型.通过分析散射下电流的变化,验证了该模型的正确性和有效性.与半经典散射模型相比,该模型由于不需要进行积分计算,计算过程较为简单,降低了运算量. 赵晓辉 蔡理 张鹏两点量子元胞自动机逻辑电路设计与仿真 被引量:1 2014年 择多逻辑门和反相器是量子元胞自动机(QCA)逻辑电路的基本组件。设计了两点量子元胞自动机(两点QCA)的传输线、择多逻辑门和反相器等基本逻辑器件。通过仅在信号沿竖直方向传递需要取反时用到水平放置元胞的设计,使电路布局更加紧凑。利用这些基本逻辑器件完成了一位数值比较器电路的设计。基于两点QCA系统的半经典模型,利用遗传模拟退火法对电路功能进行了仿真。仿真结果显示,两点QCA同样能够有效实现传统四点QCA的功能,而其所需的电子数和量子点数均减少了32.1%,电路集成度提高了49.4%。 汪志春 蔡理 张明亮 崔焕卿关键词:反相器 一种碳纳米管场效应管的HSPICE模型 被引量:1 2013年 为在HSPICE中建立一种计算简单且精度较高的碳纳米管场效应管(carbon nanotube field effect transistor,CNTFET)模型,在CNTFET半经典建模方法的基础上,分析了自洽电势与载流子密度之间的关系,提出用线性近似进行拟合,并推导了自洽电势的显式表达式,从而避免了积分方程的迭代求解过程.然后在HSPICE中建立了相应的CNTFET模型,通过仿真比较,结果表明该模型具有较高的精度,用其构建的逻辑门电路能够实现相应逻辑功能,且运算时间大为减少. 赵晓辉 蔡理 张鹏关键词:HSPICE仿真 一种碳纳米管场效应管半经典模型计算方法 2012年 基于弹道输运的碳纳米管场效应管半经典模型求解自洽电势通常采用牛顿-拉夫逊迭代法,每次迭代都需要对态密度方程积分计算,运算量巨大.我们用支持向量回归机近似表达自洽电势与载流子密度之间的关系,不需要反复迭代积分,并用梯度下降法求解自洽电势.仿真结果表明,与牛顿-拉夫逊迭代法比较,该方法精度较高,有效降低了运算量,为今后大规模集成电路中碳纳米管器件的设计和应用奠定理论基础. 赵晓辉 蔡理 张鹏关键词:支持向量回归机 肖特基势垒碳纳米管场效应管建模方法 2013年 在肖特基势垒型的碳纳米管场效应管半经典模型中,通常采用WKB(Wentzel-Kramers-Brillouin)近似法求解透射系数,对所有经典转折点复杂的动量-位置关系进行积分,导致运算量巨大。通过研究透射系数的数值计算模型,给出了不同电压下的能带变化情况,分析了z轴方向动量-位置关系式,并进行线性拟合,以拟合值代替原来的积分式,简化了透射系数的求解过程。将基于该算法的模型与半经典模型进行仿真比较,发现两种模型的电压传输特性曲线相似度较高,可见模型精度较好。同时对模型的运行时间进行测试,模型的运算时间约为传统半经典算法的1/20,表明所建模型有效降低了运算量。 赵晓辉 蔡理 张鹏关键词:肖特基势垒 WKB近似 透射系数 新型基于量子元胞自动机的3-8译码器 2013年 为进一步优化量子元胞自动机(QCA)电路的设计,采用5输入择多逻辑门,设计了新型3-8译码器,降低了延时和面积,提高了传输线的正确概率,减小了传输线之间的串扰,利用QCADesigner验证了3-8译码器的逻辑功能。与K.Moein等人提出的3-8译码器相比,该3-8译码器将延时降低了18%,面积减小了36%,交叉线数量减少了33%,最大传输线长度缩短了57%。性能的提升对于译码器的模块化设计和今后更大规模的QCA电路设计都具有借鉴意义。 陈祥叶 蔡理 赵晓辉 刘保军 张明亮 李政操关键词:传输线 串扰 量子细胞神经网络的混沌函数投影同步 被引量:2 2016年 Josephson环耦合的量子细胞神经网络(QCNN)将是未来纳米级细胞神经网络(CNN)的一个新的发展方向。基于两细胞耦合的量子细胞神经网络混沌系统,提出了一种参数不确定的混沌函数投影同步方案。设计了自适应控制器和不确定参数估计规则,实现了以超混沌Lorenz系统方程为比例函数的量子细胞神经网络混沌系统的函数投影同步,利用Lyapunov稳定性理论证明了所提同步方案的稳定性,并进一步用数值仿真验证了该方案的有效性。由于该方案采用了混沌函数作为比例函数,因此比一般的函数投影同步方案具有更高的保密性能。另外,响应系统的参数可以不确定,使该同步方案在实际应用中更加有效。 王森 蔡理 张斌 赵红言关键词:混沌 LYAPUNOV稳定性理论 自适应