SCMs|铁电忆阻器的多级存储潜力以及人工突触可塑性

忆阻器能够模拟人脑兼具存储和计算的功能，从而突破冯·诺依曼框架。然而，传统忆阻器内部导电细丝的形成和断裂是不稳定的，因此难以真实地模仿生物突触的功能，这个问题已成为阻碍忆阻器模拟神经突触应用的主要因素。铁电忆阻器克服了传统忆阻器的缺点，因为它的电阻变化取决于铁电薄膜的极化翻转。

近日，河北大学闫小兵教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，提出了一种具有Au/Hf_0.5Zr_0.5O₂/p⁺-Si结构的铁电忆阻器，能够实现电阻开关特性。

图1 器件的结构示意图，以及HZO膜的表征。

该器件能够实现多级存储的稳定特性，具有应用于多级存储的潜力。同时通过调控铁电极化，忆阻器的电阻可由铁电畴的翻转来逐步调节。同时，可以获取具有双向连续可逆性的多个电阻状态，这类似于神经突触权重的变化。闫教授等人还成功模拟了生物学突触功能，例如长期抑制，长期促进，双脉冲易化和尖峰时间依赖可塑性。

图2 铁电忆阻器器件的特性及记忆行为。

图3 铁电忆阻器器件的人工突触可塑性。

因此，该器件是一种有希望突破冯·诺依曼框架的候选者。

该研究成果最近发表于Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1444-1。

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