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[材料资讯] 诸葛飞课题组实现全光控忆阻器

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发表于 2021-2-19 11:04:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
类脑计算直接在硬件上模拟人脑功能,有望实现速度更快、能耗更低、硬件消耗更少的新一代人工智能。忆阻器结构简单,易超高密度集成,因此是实现类脑计算较为理想的元器件。但是,目前报道的忆阻器,工作机制涉及的离子迁移会改变器件微结构,并且需要较高电压或电流来调节电导变化,产生的大量焦耳热进一步加速微结构变化,导致器件稳定性能恶化,难以得到实际应用。
  近年来,中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进纳米材料与器件实验室诸葛飞研究员围绕忆阻器的稳定性问题开展了系列研究,包括超低电压忆阻器(Advanced Materials, 2017, 29: 1606927;Applied Physics Letters, 2020, 116: 221602)、纯电子型忆阻器(Applied Physics Letters, 2016, 108: 013504;Applied Physics Letters, 2016, 109: 143505)等,并受邀撰写忆阻器及类脑器件领域综述论文(Advanced Materials Technologies,2019, 4: 1800544;Physica Status Solidi–Rapid Research Letters, 2019, 13: 1900082)。

全光控忆阻器

全光控忆阻器
图1 (a)全光控忆阻器工作模式示意图;(b)全光信号调控下的电导可逆转变;(c)类人脑学习规则模拟
  为了从根本上解决忆阻器稳定性问题,诸葛飞研究员和胡令祥博士生基于较成熟的氧化物半导体材料研发出全光控忆阻器。仅仅通过改变入射光信号的波长,就可实现器件电导态的可逆调控,并且具有非易失性。电导全光调控可能源于光诱导氧化物界面势垒宽度的可逆变化。在此基础上,通过设计光信号的组合方式,成功实现了类人脑的脉冲时间依赖可塑性学习。
  全光控忆阻器工作机制不涉及微结构变化,并且所需光信号的功率密度非常低(~20μW/cm2或更低),从而为克服忆阻器的稳定性难题提供了一条全新途径。此外,全光控忆阻器能实现感、存、算一体,可用于构建新一代人工视觉系统。
  相关成果近日以开放获取的形式发表在Advanced Functional Materials,2021, 31:2005582(论文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202005582),并被选为当期封面论文。该成果也申请了发明专利(202010322341.6)。
  以上工作得到中科院脑科学与智能技术卓越创新中心、国家自然科学基金面上项目(61674156, 61874125)、中科院战略性先导专项(XDB32050204)、浙江省自然科学基金重大项目(LD19E020001)等资助。
       文章来源:宁波材料所
       诸葛飞,博士,研究员,博士生导师,获浙江省杰出青年基金、教育部留学回国人员基金资助,入选浙江省钱江人才计划、宁波市领军拔尖人才。招生方向:功能材料与纳米器件、新能源材料及相关技术。本科和硕士毕业于西安交通大学,博士毕业于浙江大学。2005年4月赴日本广岛大学从事博士后研究,2005年9月至2007年8月得到日本学术振兴会(JSPS)的资助,在广岛大学以JSPS特别研究员的身份从事科研工作,2008年5月来所工作。在Carbon,Applied Physics Letters,Journal of Materials Chemistry,Nanotechnology等期刊发表SCI论文40余篇,被引用1600多次,其中单篇引用次数最高为200余次,H指数25,发表英文章节2篇,申请专利10余项。现为Advanced Materials,Chemical Communications,Applied Physics Letters,Chemistry-A European Journal,ACS Applied Materials & Interfaces,RSC Advances,AIP Advances,Journal of Applied Physics等近20种国际期刊审稿人。
      主要从事氧化物半导体光电材料与器件、碳基纳米材料与器件、忆阻器基神经突触仿生电子器件、光催化纳米材料与器件的研究。承担国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、杭州市高新区海归人员创业项目、宁波市自然科学基金等项目。


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