首頁 > 新聞中心 > 科研進展
寧波材料所實現全光控憶阻器
作者:,日期:2021-02-06

  類腦計算直接在硬件上模擬人腦功能,有望實現速度更快、能耗更低、硬件消耗更少的新一代人工智能。憶阻器結構簡單,易超高密度集成,因此是實現類腦計算較為理想的元器件。但是,目前報道的憶阻器,工作機制涉及的離子遷移會改變器件微結構,并且需要較高電壓或電流來調節電導變化,產生的大量焦耳熱進一步加速微結構變化,導致器件穩定性能惡化,難以得到實際應用。

  近年來,中國科學院寧波材料技術與工程研究所先進納米材料與器件實驗室諸葛飛研究員圍繞憶阻器的穩定性問題開展了系列研究,包括超低電壓憶阻器(Advanced Materials, 2017, 29: 1606927;Applied Physics Letters, 2020, 116: 221602)、純電子型憶阻器(Applied Physics Letters, 2016, 108: 013504;Applied Physics Letters, 2016, 109: 143505)等,并受邀撰寫憶阻器及類腦器件領域綜述論文(Advanced Materials Technologies,2019, 4: 1800544;Physica Status Solidi–Rapid Research Letters, 2019, 13: 1900082)。

  為了從根本上解決憶阻器穩定性問題,諸葛飛研究員和胡令祥博士生基于較成熟的氧化物半導體材料研發出全光控憶阻器。僅僅通過改變入射光信號的波長,就可實現器件電導態的可逆調控,并且具有非易失性。電導全光調控可能源于光誘導氧化物界面勢壘寬度的可逆變化。在此基礎上,通過設計光信號的組合方式,成功實現了類人腦的脈沖時間依賴可塑性學習。

  全光控憶阻器工作機制不涉及微結構變化,并且所需光信號的功率密度非常低(~20μW/cm2或更低),從而為克服憶阻器的穩定性難題提供了一條全新途徑。此外,全光控憶阻器能實現感、存、算一體,可用于構建新一代人工視覺系統。

  相關成果近日以開放獲取的形式發表在Advanced Functional Materials,2021, 31:2005582(論文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202005582),并被選為當期封面論文。該成果也申請了發明專利(202010322341.6)。

  以上工作得到中科院腦科學與智能技術卓越創新中心、國家自然科學基金面上項目(61674156, 61874125)、中科院戰略性先導專項(XDB32050204)、浙江省自然科學基金重大項目(LD19E020001)等資助。

圖1 (a)全光控憶阻器工作模式示意圖;(b)全光信號調控下的電導可逆轉變;(c)類人腦學習規則模擬

圖2 封面論文

  (納米實驗室 胡令祥

彩神-入口