FOR 2093

Besondere Merkmale der Forschergruppe:

  • Formierungsfreie, memristive quantenmechanische Tunnelkontakte, memristive Nanokomposite-Bauelemente und laterale Bauelemente, deren Widerstandsschaltmechanismen nicht auf die Ausbildung filamentärer Strukturen für den Ladungstransport, sondern auf homogenen Grenzflächeneffekten beruhen (die Bauelemente sollten hochohmig und dissipationsarm sein)
  • Silizium-basierte Floating-Gate Transistoren mit memristiven Eigenschaften (MemFlash)
  • Einsatz von in-situ Grenzflächenanalysen zur Korrelation der elektrischen, ionischen und strukturellen Eigenschaften der Bauelemente
  • kinetische Monte-Carlo Simulationen zur Beschreibung memristiver Schalteffekte in nano-ionischen  Bauelementen
  • Effiziente Extraktion der wesentlichen memristiven Eigenschaften und neuronalen Schal-tungen über Hardware - und Software-Emulatoren
  • Entwicklung elektronischer Neurotransmitter und elektronische Nachbildung von Lernraten
  • Neuronale Schaltungsarchitektur ohne Trennung zwischen Informationsspeicherung und –verarbeitung
  • Übertragung der grundlegenden Mechanismen der trisynaptischen, hippocampalen Funktionalität auf neuromorphe Schaltkreise mit memristiven Bauelementen
  • Langzeitpotenzierungsabhängiges Lernen auf Netzwerkebene in fehlertoleranten auto- und heteroassoziativen Schaltungen
  • Übertragung der Prinzipien von Ortszellen und kognitiven Karten in elektronische Schaltungen

 

Die erfolgreiche Realisierung der neuronalen Informationsverarbeitung mit Hilfe memristiver, nanoelektronischer Bauelemente wird vielfältige Möglichkeiten im Bereich der neuromorphen Schaltungstechnik eröffnen. Selbstadaptierende Systeme mit einer Parallelarchitektur bei gleichzeitig extrem geringer Energiedissipation sind vorstellbar. Mögliche Anwendungen memristiver, neuromorpher Schaltungen sind z. B. die visuelle Mustererkennung, die auditive Echtzeitsignalverarbeitung, autonome Roboter, intelligente Maschinen und Green IT. Diese Schaltungsarchitektur könnte den Grundstein für einen Paradigmenwechsel in der Informationstechnik legen.
Nanoelektronik, Systemtheorie und Neurowissenschaften bilden die Grundpfeiler der interdisziplinär aufgestellten Forschergruppe. Die Forschergruppe besitzt ausgewiesene Expertisen in der Materialwissenschaft, Grenzflächenanalytik, Bauelementeherstellung, Schaltungstechnik, Systemtheorie und der Neurologie.