To inaugurate energy-efficient hardware as a solution to complex tasks, information processing paradigms shift from von Neumann to non-von Neumann computing architectures. Emerging electronic devices compete with speed, energy, and performance to revolutionize the neural hardware system where training and inference must achieve milestones. In this Perspective, we discuss the essential criteria for training and inference in various nonvolatile neuromorphic systems such as filamentary resistive switching, interfacial resistive switching, electrochemical random-access memory, and ferroelectric memory. We present a holistic analysis of technical requirements to design ideal neuromorphic hardware in which linearity is the critical aspect during training, whereas retention is the essential criterion of inference. Finally, we evaluate the prospect of a futuristic neuromorphic hardware system by optimizing the training and inference dilemma.

1.
T. M.
Wong
,
R.
Preissl
,
P.
Datta
,
M.
Flickner
,
R.
Singh
,
S. K.
Esser
,
E.
McQuinn
,
R.
Appuswamy
,
W. P.
Risk
,
H. D.
Simon
, and
D. S.
Modha
,
Technical Report No. RJ10502
(
2012
).
2.
M. A.
Zidan
,
J. P.
Strachan
, and
W. D.
Lu
,
Nat. Electron.
1
,
22
29
(
2018
).
3.
T.
Delbruck
and
S.-C.
Liu
, in
IEEE Signals Processing Society, Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers Session MP6b: Neuromorphic Computing
(
2019
).
4.
J.
Seo
,
B.
Brezzo
,
Y.
Liu
,
B.
Parker
,
S.
Esser
,
R.
Montoye
,
B.
Rajendran
,
J. A.
Tierno
,
L.
Chang
,
D. S.
Modha
, and
D. J.
Friedman
, in
2011 IEEE Custom Integrated Circuits Conference (CICC)
(
2011
).
5.
S.-T.
Lee
and
J.-H.
Lee
,
Front. Neurosci.
14
,
571292
(
2020
).
6.
C.
Mead
,
Proc. IEEE
78
,
1629
1636
(
1990
).
7.
D.
Ielmini
,
Microelectron. Eng.
190
,
44
53
(
2018
).
8.
Y.
Xi
,
B.
Gao
,
J.
Tang
,
A.
Chen
,
M.-F.
Chang
,
X. S.
Hu
,
J. V. D.
Spiegel
,
H.
Qian
, and
H.
Wu
,
Proc. IEEE
109
,
14
(
2021
).
9.
R.
Islam
,
H.
Li
,
P.-Y.
Chen
,
W.
Wan
,
H.-Y.
Chen
,
B.
Gao
,
H.
Wu
,
S.
Yu
,
K.
Saraswat
, and
H.-S. P.
Wong
,
J. Phys. D
52
,
113001
(
2019
).
10.
K.
Moon
,
S.
Lim
,
J.
Park
,
C.
Sung
,
S.
Oh
,
J.
Woo
,
J.
Lee
, and
H.
Hwang
,
Faraday Discuss.
213
,
421
(
2019
).
11.
V. V.
Zhirnov
,
R.
Meade
,
R. K.
Cavin
, and
G.
Sandhu
,
Nanotechnology
22
,
254027
(
2011
).
12.
T.
Tsuruoka
,
I.
Valov
,
S.
Tappertzhofen
,
J. V. D.
Hurk
,
T.
Hasegawa
,
R.
Waser
, and
M.
Aono
,
Adv. Funct. Mater.
25
,
6374
6381
(
2015
).
13.
Z.
Wang
,
M.
Rao
,
R.
Midya
,
S.
Joshi
,
H.
Jiang
,
P.
Lin
,
W.
Song
,
S.
Asapu
,
Y.
Zhuo
,
C.
Li
,
H.
Wu
,
Q.
Xia
, and
J. J.
Yang
,
Adv. Funct. Mater.
28
,
1704862
(
2018
).
14.
D.
Ielmini
, in
IEEE International Electron Devices Meeting
(
2011
).
15.
G.
Molas
,
E.
Vianello
,
F.
Dahmani
,
M.
Barci
,
P.
Blaise
,
J.
Guy
,
A.
Toffoli
,
M.
Bernard
,
A.
Roule
,
F.
Pierre
,
C.
Licitra
,
B.
De Salvo
, and
L.
Perniola
, in
IEEE International Electron Devices Meeting
(
IEEE
,
2014
), p.
136
.
16.
C.
Nail
,
G.
Molas
,
P.
Blaise
,
G.
Piccolboni
,
B.
Sklenard
,
C.
Cagli
,
M.
Bernard
,
A.
Roule
,
M.
Azzaz
,
E.
Vianello
,
C.
Carabasse
,
R.
Berthier
,
D.
Cooper
,
C.
Pelissier
,
T.
Magis
,
G.
Ghibaudo
,
C.
Vallée
,
D.
Bedeau
,
O.
Mosendz
,
B.
De Salvo
, and
L.
Perniola
, in
IEEE International Electron Devices Meeting
(
IEEE
,
2016
), p.
95
.
17.
W.
Banerjee
,
I. V.
Karpov
,
A.
Agrawal
,
S. H.
Kim
,
S.
Lee
,
S.
Lee
,
D.
Lee
, and
H.
Hwang
, in
IEEE International Electron Devices Meeting
(
IEEE
,
2020
), p.
28.4.1
.
18.
J. J.
Yang
,
M. D.
Pickett
,
X.
Li
,
D. A.
Ohlberg
,
D. R.
Stewart
, and
R. S.
Williams
,
Nat. Nanotechnol.
3
,
429
(
2008
).
19.
C.
Yoshida
,
K.
Kinoshita
,
T.
Yamasaki
, and
Y.
Sugiyama
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
042106
(
2008
).
20.
W.
Banerjee
and
H.
Hwang
,
Adv. Electron. Mater.
5
(
12
),
1900744
(
2019
).
21.
W.
Banerjee
and
H.
Hwang
,
Adv. Electron. Mater.
6
(
9
),
2000488
(
2020
).
22.
W.
Banerjee
,
W. F.
Cai
,
X.
Zhao
,
Q.
Liu
,
H.
Lv
,
S.
Long
, and
M.
Liu
,
Nanoscale
9
(
47
),
18908
18917
(
2017
).
23.
G.
Sassine
,
C.
Nail
,
P.
Blaise
,
B.
Sklenard
,
M.
Bernard
,
R.
Gassilloud
,
A.
Marty
,
M.
Veillerot
,
C.
Vallée
,
E.
Nowak
, and
G.
Molas
,
Adv. Electron. Mater.
5
,
1800658
(
2019
).
24.
S.
Fujii
,
R.
Ichihara
,
T.
Konno
,
M.
Yamaguchi
,
H.
Seki
,
H.
Tanaka
,
D.
Zhao
,
Y.
Yoshimura
,
M.
Saitoh
, and
M.
Koyama
, in
2019 Symposium on VLSI Technology
(
IEEE
,
2019
), p.
T188
.
25.
W.
Banerjee
,
S. H.
Kim
,
S.
Lee
,
D.
Lee
, and
H.
Hwang
,
Adv. Electron. Mater.
7
(
4
),
2100022
(
2021
).
26.
C.
Chen
,
C.
Song
,
J.
Yang
,
F.
Zeng
, and
F.
Pan
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
253509
(
2012
).
27.
W.
Banerjee
,
S. H.
Kim
,
S.
Lee
,
S.
Lee
,
D.
Lee
, and
H.
Hwang
,
Adv. Funct. Mater.
31
,
2104054
(
2021
).
28.
R.
Degraeve
,
A.
Fantini
,
N.
Raghavan
,
L.
Goux
,
S.
Clima
,
B.
Govoreanu
,
A.
Belmonte
,
D.
Linten
, and
M.
Jurczak
,
Microelectron. Eng.
147
,
171
175
(
2015
).
29.
W.
Banerjee
,
Electronics
9
(
6
),
1029
(
2020
).
30.
M.
Lanza
,
H.-S. P.
Wong
,
E.
Pop
,
D.
Ielmini
,
D.
Strukov
,
B. C.
Regan
,
L.
Larcher
,
M. A.
Villena
,
J. J.
Yang
,
L.
Goux
,
A.
Belmonte
,
Y.
Yang
,
F. M.
Puglisi
,
J.
Kang
,
B. M.
Köpe
,
E.
Yalon
,
A.
Kenyon
,
M.
Buckwell
,
A.
Mehonic
,
A.
Shluger
,
H.
Li
,
T.-H.
Hou
,
B.
Hudec
,
D.
Akinwande
,
R.
Ge
,
S.
Ambrogio
,
J. B.
Roldan
,
E.
Miranda
,
J.
Suñe
,
K. L.
Pey
,
X.
Wu
,
N.
Raghavan
,
E.
Wu
,
W. D.
Lu
,
G.
Navarro
,
W.
Zhang
,
H.
Wu
,
R.
Li
,
A.
Holleitner
,
U.
Wurstbauer
,
M. C.
Lemme
,
M.
Liu
,
S.
Long
,
Q.
Liu
,
H.
Lv
,
A.
Padovani
,
P.
Pavan
,
I.
Valov
,
X.
Jing
,
T.
Han
,
K.
Zhu
,
S.
Chen
,
F.
Hui
, and
Y.
Shi
,
Adv. Electron. Mater.
5
,
1800143
(
2019
).
31.
W.
Banerjee
,
Q.
Liu
, and
H.
Hwang
,
J. Appl. Phys.
127
(
5
),
051101
(
2020
).
32.
S.
Park
,
J.
Noh
,
M.
Choo
,
A. M.
Sheri
,
M.
Chang
,
Y.-B.
Kim
,
C. J.
Kim
,
M.
Jeon
,
B.-G.
Lee
, and
B. H.
Lee
,
IOP Nanotechnol.
24
,
384009
(
2013
).
33.
G.
Indiveri
,
B.
Linares-Barranco
,
R.
Legenstein
,
G.
Deligeorgis
, and
T.
Prodromakis
,
IOP Nanotechnol.
24
,
384010
(
2013
).
34.
S.
Lim
,
C.
Sung
,
H.
Kim
,
T.
Kim
,
J.
Song
,
J.-J.
Kim
, and
H.
Hwang
,
IEEE Electron Device Lett.
39
(
2
),
312
(
2018
).
35.
W.
Banerjee
,
Q.
Liu
,
H.
Lv
,
S.
long
, and
M.
Liu
,
Nanoscale
9
(
38
),
14442
14450
(
2017
).
36.
Y.
Zhang
,
P.
Huang
,
B.
Gao
,
J.
Kang
, and
H.
Wu
,
J. Phys. D
54
,
083002
(
2021
).
37.
D. Z.
Gao
,
J.
Strand
,
M. S.
Munde
, and
A. L.
Shluger
,
Front. Phys.
7
,
43
(
2019
).
38.
D.
Niraula
and
V.
Karpov
,
J. Appl. Phys.
124
,
174502
(
2018
).
39.
U.
Das
,
D.
Das
,
B.
Paul
,
T.
Rabha
,
S.
Pattanayak
,
A.
Kanjilal
,
S.
Bhattacharjee
,
P.
Sarkar
, and
A.
Roy
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
12
(
37
),
41718
(
2020
).
40.
J.
Woo
,
K.
Moon
,
J.
Song
,
S.
Lee
,
M.
Kwak
,
J.
Park
, and
H.
Hwang
,
IEEE Electron Device Lett.
37
(
8
),
994
(
2016
).
41.
M.
Zhao
,
H.
Wu
,
B.
Gao
,
Q.
Zhang
,
W.
Wu
,
S.
Wang
,
Y.
Xi
,
D.
Wu
,
N.
Deng
,
S.
Yu
,
H.-Y.
Chen
, and
H.
Qian
, in
IEEE International Electron Devices Meeting
(
2017
).
42.
V. K.
Sangwan
and
M. C.
Hersam
,
Nat. Nanotechnol.
15
(
7
),
517
(
2020
).
43.
W.
Banerjee
,
S. Z.
Rahaman
,
A.
Prakash
, and
S.
Maikap
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
50
,
10PH01
(
2011
).
44.
Z.
Wu
,
X.
Zhao
,
Y.
Yang
,
W.
Wang
,
X.
Zhang
,
R.
Wang
,
R.
Cao
,
Q.
Liu
, and
W.
Banerjee
,
Nanoscale Adv.
1
,
3753
(
2019
).
45.
S.
Won
,
S. Y.
Lee
,
J.
Park
, and
H.
Seo
,
Sci. Rep.
7
,
10186
(
2017
).
46.
Q.
Wu
,
H.
Wang
,
Q.
Luo
,
W.
Banerjee
,
J.
Cao
,
X.
Zhang
,
F.
Wu
,
Q.
Liu
,
L.
Li
, and
M.
Liu
,
Nanoscale
10
(
13
),
5875
5881
(
2018
).
47.
W.
Wu
,
H.
Wu
,
B.
Gao
,
N.
Deng
, and
H.
Qian
,
J. Appl. Phys.
124
,
152108
(
2018
).
48.
J.
Park
,
M.
Kwak
,
K.
Moon
,
J.
Woo
,
D.
Lee
, and
H.
Hwang
,
IEEE Trans. Electron Device
37
(
12
),
1559
(
2016
).
49.
K.
Moon
,
A.
Fumarola
,
S.
Sidler
,
J.
Jang
,
P.
Narayanan
,
R. M.
Shelby
,
G. W.
Burr
, and
H.
Hwang
,
J. Electron Devices Soc.
6
,
146
(
2018
).
50.
A.
Fumarola
,
S.
Sidler
,
K.
Moon
,
J.
Jang
,
R. M.
Shelby
,
P.
Narayanan
,
Y.
Leblebici
,
H.
Hwang
, and
G. W.
Burr
,
J. Electron Devices Soc.
6
,
169
(
2018
).
51.
W.
Choi
,
S.-G.
Gi
,
D.
Lee
,
S.
Lim
,
C.
Lee
,
B.-G.
Lee
, and
H.
Hwang
,
IEEE Trans. Electron Device
19
,
594
(
2020
).
52.
X.
Hong
,
D. J. J.
Loy
,
P. A.
Dananjaya
,
F.
Tan
,
C. M.
Ng
, and
W. S.
Lew
,
J. Mater. Sci.
53
,
8720
8746
(
2018
).
53.
Z.
Wang
,
J.
Kang
,
Z.
Yu
,
Y.
Fang
,
Y.
Ling
,
Y.
Cai
,
R.
Huang
, and
Y.
Wang
,
Nanotechnology
28
,
055204
(
2017
).
54.
R.
Wang
,
T.
Shi
,
X.
Zhang
,
W.
Wang
,
J.
Wei
,
J.
Lu
,
X.
Zhao
,
Z.
Wu
,
R.
Cao
,
S.
Long
,
Q.
Liu
, and
M.
Liu
,
Materials
11
,
2102
(
2018
).
55.
Y.-F.
Wang
,
Y.-C.
Lin
,
I.-T.
Wang
,
T.-P.
Lin
, and
T.-H.
Hou
,
Sci. Rep.
5
,
10150
(
2015
).
56.
W.
Banerjee
,
X.
Xu
,
H.
Lv
,
Q.
Liu
,
S.
Long
, and
M.
Liu
,
ACS Omega
2
(
10
),
6888
6895
(
2017
).
57.
H.
Ryu
and
S.
Kim
,
Nanomaterials
10
(
8
),
1550
(
2020
).
58.
G.
Sassine
,
S. L.
Barbera
, and
N.
Najjari
,
J. Vac. Sci. Technol. B
34
,
012202
(
2016
).
59.
C.
Kumari
,
I.
Varun
,
S. P.
Tiwari
, and
A.
Dixit
,
AIP Adv.
10
,
025110
(
2020
).
60.
B.
Govoreanu
,
L. D.
Piazza
,
J.
Ma
,
T.
Conard
,
A.
Vanleenhove
,
A.
Belmonte
,
D.
Radisic
,
M.
Popovici
,
A.
Velea
,
A.
Redolfi
,
O.
Richard
,
S.
Clima
,
C.
Adelmann
,
H.
Bender
, and
M.
Jurczak
, in
IEEE Symposium on VLSI Technology
(
2016
).
61.
B. D.
Hoskins
,
G. C.
Adam
,
E.
Strelcov
,
N.
Zhitenev
,
A.
Kolmakov
,
D. B.
Strukov
, and
J. J.
McClelland
,
Nat. Commun.
8
(
1
),
1972
(
2017
).
62.
Q.
Luo
,
X.
Zhang
,
Y.
Hu
,
T.
Gong
,
X.
Xu
,
P.
Yuan
,
H.
Ma
,
D.
Dong
,
H.
Lv
,
S.
Long
,
Q.
Liu
, and
M.
Liu
,
IEEE Electron Device Lett.
39
(
5
),
664
(
2018
).
63.
S.
Pi
,
C.
Li
,
H.
Jiang
,
W.
Xia
,
H.
Xin
,
J. J.
Yang
, and
Q.
Xia
,
Nat. Nanotechnol.
14
,
35
39
(
2019
).
64.
S.
Kim
,
J.
Chen
,
Y.-C.
Chen
,
M.-H.
Kim
,
H.
Kim
,
M.-W.
Kwon
,
S.
Hwang
,
M.
Ismail
,
Y.
Li
,
X.-S.
Miao
,
Y.-F.
Chang
, and
B.-G.
Park
,
Nanoscale
11
,
237
(
2019
).
65.
J.
Shin
,
M.
Kang
, and
S.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
119
(
1
),
012102
(
2021
).
66.
D.
Ielmini
and
S.
Ambrogio
,
Nanotechnology
31
(
9
),
092001
(
2020
).
67.
E. J.
Fuller
,
F. E.
Gabaly
,
F.
Léonard
,
S.
Agarwal
,
S. J.
Plimpton
,
R. B.
Jacobs-Gedrim
,
C. D.
James
,
M. J.
Marinella
, and
A. A.
Talin
,
Adv. Mater.
29
(
4
),
1604310
(
2017
).
68.
R. D.
Nikam
,
M.
Kwak
, and
H.
Hwang
,
Adv. Electron. Mater.
7
(
5
),
2100142
(
2021
).
69.
J.
Lee
,
R. D.
Nikam
,
M.
Kwak
,
H.
Kwak
,
S.
Kim
, and
H.
Hwang
,
Adv. Electron. Mater.
7
(
8
),
2100219
(
2021
).
70.
R. D.
Nikam
,
M.
Kwak
,
J.
Lee
,
K. G.
Rajput
,
W.
Banerjee
, and
H.
Hwang
,
Sci. Rep.
9
(
1
),
18883
(
2019
).
71.
Y.
Li
,
E. J.
Fuller
,
S.
Asapu
,
S.
Agarwal
,
T.
Kurita
,
J. J.
Yang
, and
A. A.
Talin
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
11
(
42
),
38982
(
2019
).
72.
J.
Tang
,
D.
Bishop
,
S.
Kim
,
M.
Copel
,
T.
Gokmen
,
T.
Todorov
,
S.
Shin
,
K.-T.
Lee
,
P.
Solomon
,
K.
Chan
,
W.
Haensch
, and
J.
Rozen
, in
IEEE International Electron Devices Meeting
(
2018
).
73.
R. D.
Nikam
,
M.
Kwak
,
J.
Lee
,
K. G.
Rajput
, and
H.
Hwang
,
Adv. Electron. Mater.
6
(
2
),
1901100
(
2020
).
74.
R. D.
Nikam
,
J.
Lee
,
W.
Choi
,
W.
Banerjee
,
M.
Kwak
,
M.
Yadav
, and
H.
Hwang
,
Small
17
,
2103543
(
2021
).
75.
Y.
Li
,
E. J.
Fuller
,
J. D.
Sugar
,
S.
Yoo
,
D. S.
Ashby
,
C. H.
Bennett
,
R. D.
Horton
,
M. S.
Bartsch
,
M. J.
Marinella
,
W. D.
Lu
, and
A. A.
Talin
,
Adv. Mater.
32
(
45
),
2003984
(
2020
).
76.
J. F.
Elliot
,
T. K.
Scott
,
A.
Melianas
,
Z.
Wang
,
S.
Agarwal
,
Y.
Li
,
Y.
Tuchman
,
D. J.
Conrad
,
J. M.
Matthew
,
J. J.
Yang
,
A.
Salleo
, and
A. A.
Talin
,
Science
364
(
6440
),
570
(
2019
).
77.
C.
Lee
,
W.
Choi
,
M.
Kwak
,
S.
Kim
, and
H.
Hwang
,
paper presented at the 2021 Symposium on VLSI Technology
,
2021
.
78.
S.
Yu
,
Proc. IEEE
106
(
2
),
260
285
(
2018
).
79.
S.
Slesazeck
and
T.
Mikolajick
,
Nanotechnology
30
(
35
),
352003
(
2019
).
80.
K.
Sun
,
J.
Chen
, and
X.
Yan
,
Adv. Funct. Mater.
31
(
8
),
2006773
(
2021
).
81.
G. W.
Burr
,
R. M.
Shelby
,
A.
Sebastian
,
S.
Kim
,
S.
Kim
,
S.
Sidler
,
K.
Virwani
,
M.
Ishii
,
P.
Narayanan
,
A.
Fumarola
,
L. L.
Sanches
,
I.
Boybat
,
M.
Le Gallo
,
K.
Moon
,
J.
Woo
,
H.
Hwang
, and
Y.
Leblebici
,
Adv. Phys.: X
2
(
1
),
89
(
2017
).
82.
J.
Woo
,
T.
Van Nguyen
,
J. H.
Kim
,
J.-P.
Im
,
S.
Im
,
Y.
Kim
,
K.-S.
Min
, and
S. E.
Moon
,
Sci. Rep.
10
(
1
),
11703
(
2020
).
83.
S. H.
Jo
,
T.
Chang
,
I.
Ebong
,
B. B.
Bhadviya
,
P.
Mazumder
, and
W.
Lu
,
Nano Lett.
10
(
4
),
1297
(
2010
).
84.
W.
Zhang
,
B.
Gao
,
J.
Tang
,
X.
Li
,
W.
Wu
,
H.
Qian
, and
H.
Wu
,
Phys. Status Solidi RRL
13
(
10
),
1900204
(
2019
).
85.
E.
Covi
,
Y. H.
Lin
,
W.
Wang
,
T.
Stecconi
,
V.
Milo
,
A.
Bricalli
,
E.
Ambrosi
,
G.
Pedretti
,
T. Y.
Tseng
, and
D.
Ielmini
, paper presented at the
2019 26th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems (ICECS)
,
2019
.
86.
Y.
Li
and
K.-W.
Ang
,
Adv. Intell. Syst.
3
(
1
),
2000137
(
2021
).
87.
B.
Sun
,
S.
Ranjan
,
G.
Zhou
,
T.
Guo
,
Y.
Xia
,
L.
Wei
,
Y. N.
Zhou
, and
Y. A.
Wu
,
Mater. Today Adv.
9
,
100125
(
2021
).
88.
S.
Oh
,
H.
Hwang
, and
I. K.
Yoo
,
APL Mater.
7
,
091109
(
2019
).
89.
Z. J.
Wang
and
Y.
Bai
,
Small
15
,
1805088
(
2019
).
90.
T.
Mittmann
,
M.
Materano
,
S.-C.
Chang
,
I.
Karpov
,
T.
Mikolajick
, and
U.
Schroeder
, in
2020 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM)
(
IEEE
,
2020
), p.
18.4.1
.
91.
W.
Wei
,
W.
Zhang
,
F.
Wang
,
X.
Ma
,
Q.
Wang
,
P.
Sang
,
X.
Zhan
,
Y.
Li
,
L.
Tai
,
Q.
Luo
,
H.
Lv
, and
J.
Chen
, in
2020 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM)
(
IEEE
,
2020
), p.
39.6.1
.
92.
S.
Oh
,
H.
Kim
,
A.
Kashir
, and
H.
Hwang
,
Appl. Phys. Lett.
117
,
252906
(
2020
).
93.
Z.
Fan
,
J.
Xiao
,
J.
Wang
,
L.
Zhang
,
J.
Deng
,
Z.
Liu
,
Z.
Dong
,
J.
Wang
, and
J.
Chen
,
Appl. Phys. Lett.
108
,
232905
(
2016
).
94.
A.
Kashir
,
H.
Kim
,
S.
Oh
, and
H.
Hwang
,
ACS Appl. Electron. Mater.
3
,
629
638
(
2021
).
95.
S.
Wang
,
L.
Liu
,
L.
Gan
,
H.
Chen
,
X.
Hou
,
Y.
Ding
,
S.
ma
,
D. W.
Zhang
, and
P.
Zhou
,
Nat. Commun.
12
,
53
(
2021
).
96.
H.
Kim
,
A.
Kashir
,
S.
Oh
,
H.
Jang
, and
H.
Hwang
,
Nanotechnology
32
,
315712
(
2021
).
97.
C.
Wang
,
T.
Wang
,
W.
Zhang
,
J.
Jiang
,
L.
Chen
, and
A.
Jiang
,
Nano Res.
(published online
2021
).
98.
W.
Choi
,
C.
Lee
,
S.
Noh
,
J.
Lee
,
H.
Lee
,
S.
Kim
, and
H.
Hwang
,
IEEE Electron Device Lett.
42
(
5
),
763
(
2021
).
99.
M.-K.
Kim
,
Y.
Park
,
I.-J.
Kim
, and
J.-S.
Lee
,
iScience
23
(
12
),
101846
(
2020
).
100.
R. M.
Shelby
,
G. W.
Burr
,
I.
Boybat
, and
C.
di Nolfo
, paper presented at the
2015 IEEE International Reliability Physics Symposium
,
2015
.
101.
H.
Kwak
,
C.
Lee
,
C.
Lee
,
K.
Noh
, and
S.
Kim
,
Semicond. Sci. Technol.
36
(
11
),
114002
(
2021
).
102.
M.
Baldo
and
D.
Ielmini
, paper presented at the
2021 IEEE International Memory Workshop (IMW)
,
2021
.
103.
H.
Kang
,
J.
Park
,
D.
Lee
,
H. W.
Kim
,
S.
Jin
,
M.
Ahn
, and
J.
Woo
,
Neuromorphic Comput. Eng.
1
(
2
),
021001
(
2021
).
104.
Y.
Li
,
T. P.
Xiao
,
C. H.
Bennett
,
E.
Isele
,
A.
Melianas
,
H.
Tao
,
M. J.
Marinella
,
A.
Salleo
,
E. J.
Fuller
, and
A.
Alec Talin
,
Front. Neurosci.
15
(
323
),
636127
(
2021
).
105.
D.
Kang
,
J. T.
Jang
,
S.
Park
,
M. H. R.
Ansari
,
J. H.
Bae
,
S. J.
Choi
,
D. M.
Kim
,
C.
Kim
,
S.
Cho
, and
D. H.
Kim
,
IEEE Access
9
,
59345
(
2021
).
106.
S.
Bhattacharjee
,
R.
Wigchering
,
H. G.
Manning
,
J. J.
Boland
, and
P. K.
Hurley
,
Sci. Rep.
10
(
1
),
12178
(
2020
).
107.
B.
Liu
,
M.-C.
Hong
,
M.
Sahoo
,
B. L.
Ong
,
E. S.
Tok
,
M.
Di
,
Y.-P.
Ho
,
H.
Liang
,
J.-S.
Bow
,
Z.
Liu
,
J.-C.
Wang
,
T.-H.
Hou
, and
C.-S.
Lai
,
Adv. Mater. Technol.
4
(
10
),
1900422
(
2019
).
108.
R.
Fontanini
,
M.
Segatto
,
M.
Massarotto
,
R.
Specogna
,
F.
Driussi
,
M.
Loghi
, and
D.
Esseni
,
IEEE J. Electron Devices Soc.
9
,
1202
1209
(
2021
).
109.
Y.
Xiang
,
M.
Garcia Bardon
,
B.
Kaczer
,
M. N. K.
Alam
,
L.-Å.
Ragnarsson
,
K.
Kaczmarek
,
B.
Parvais
,
G.
Groeseneken
, and
J.
Van Houdt
,
IEEE Trans. Electron Devices
68
(
4
),
2107
2115
(
2021
).
110.
M. H.
Park
,
Y. H.
Lee
,
T.
Mikolajick
,
U.
Schroeder
, and
C. S.
Whang
,
MRS Commun.
8
,
795
(
2018
).
111.
J.
Müller
,
E.
Yurchuk
,
T.
Schlösser
,
J.
Paul
,
R.
Hoffmann
,
S.
Müller
,
D.
Martin
,
S.
Slesazeck
,
P.
Polakowski
,
J.
Sundqvist
,
M.
Czernohorsky
,
K.
Seidel
,
P.
Kücher
,
R.
Boschke
,
M.
Trentzsch
,
K.
Gebauer
,
U.
Schröder
, and
T.
Mikolajick
, in
VLSI Symposium
(
IEEE
,
2012
), p.
25
.
112.
J.
Müller
,
T. S.
Böscke
,
D.
Bräuhaus
,
U.
Schröder
,
U.
Böttger
,
J.
Sundqvist
,
P.
Kücher
,
T.
Mikolajick
, and
L.
Frey
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
112901
(
2011
).
113.
A.
Chouprik
,
E.
Kondratyuk
,
V.
Mikheev
,
Y.
Matveyev
,
M.
Spiridonov
,
A.
Chernikova
,
M. G.
Kozodaev
,
A. M.
Markeev
,
A.
Zenkevich
, and
D.
Negrov
,
Acta Mater.
204
,
116515
(
2021
).
114.
W.
Xiao
,
C.
Liu
,
Y.
Peng
,
S.
Zheng
,
Q.
Feng
,
C.
Zhang
,
J.
Zhang
,
Y.
Hao
,
M.
Liao
, and
Y.
Zhou
,
ACS Appl. Electron. Mater.
1
,
919
(
2019
).
115.
T.
Ali
,
P.
Polakowski
,
S.
Riedel
,
T.
Büttner
,
T.
Kämpfe
,
M.
Rudolph
,
B.
Pätzold
,
K.
Seidel
,
D.
Löhr
,
R.
Hoffmann
,
M.
Czernohorsky
,
K.
Kühnel
,
P.
Steinke
,
J.
Calvo
,
K.
Zimmermann
, and
J.
Müller
,
Trans. Electron Devices
65
,
3769
(
2018
).
116.
N.
Gong
and
T.-P.
Ma
,
IEEE Electron Device Lett.
37
,
1123
(
2016
).
117.
P. C.
Joshi
and
S. B.
Krupanidhi
,
Appl. Phys. Lett.
62
,
1928
(
1993
).
118.
S.
Skai
and
M.
Takahashi
,
Materials
3
,
4950
(
2010
).
119.
X.
Wang
,
C.
Zhu
,
Y.
Deng
,
R.
Duan
,
J.
Chen
,
Q.
Zeng
,
J.
Zhou
,
Q.
Fu
,
L.
You
,
S.
Liu
,
J. H.
Edgar
,
P.
Yu
, and
Z.
Liu
,
Nat. Commun.
12
(
1
),
1109
(
2021
).
120.
J. Y.
Kim
,
M.-J.
Choi
, and
H. W.
Jang
,
APL Materials
9
(
2
),
021102
(
2021
).
121.
B.
Govoreanu
,
G. S.
Kar
,
Y.-Y.
Chen
,
V.
Paraschiv
,
S.
Kubicek
,
A.
Fantini
,
I. P.
Radu
,
L.
Goux
,
S.
Clima
,
R.
Degraeve
,
N.
Jossart
,
O.
Richard
,
T.
Vandeweyer
,
K.
Seo
,
P.
Hendrickx
,
G.
Pourtois
,
H.
Bender
,
L.
Altimime
,
D. J.
Wouters
,
J. A.
Kittl
, and
M.
Jurczak
, in
IEEE Transactions on Electron Devices
(
IEEE
,
2011
), p.
31.6.1
.
122.
S.
Choi
,
S. H.
Tan
,
Z.
Li
,
Y.
Kim
,
C.
Choi
,
P.-Y.
Chen
,
H.
Yeon
,
S.
Yu
, and
J.
Kim
,
Nat. Mater.
17
,
335
340
(
2018
).
123.
M.-J.
Lee
,
C. B.
Lee
,
D.
Lee
,
S. R.
Lee
,
M.
Chang
,
J. H.
Hur
,
Y.-B.
Kim
,
C.-J.
Kim
,
D. H.
Seo
,
S.
Seo
,
U.-I.
Chung
,
I.-K.
Yoo
, and
K.
Kim
,
Nat. Mater.
10
,
625
(
2011
).
124.
M.-K.
Kim
and
J.-S.
Lee
,
Nano Lett.
19
,
2044
2050
(
2019
).
125.
J.
Lyu
,
T.
Song
,
I.
Fina
, and
F.
Sanchez
,
Nanoscale
12
,
11280
(
2020
).
126.
T.
Francois
,
L.
Grenouillet
,
J.
Coignus
,
N.
Vaxelaire
,
C.
Carabasse
,
F.
Aussenac
,
S.
Chevalliez
,
S.
Slesazeck
,
C.
Richter
,
P.
Chiquet
,
M.
Bocquet
,
U.
Schroeder
,
T.
Mikolajick
,
F.
Gaillard
, and
E.
Nowak
,
Appl. Phys. Lett.
118
,
062904
(
2021
).
You do not currently have access to this content.