【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】9月17日，華中科技大學(xué)材料學(xué)院、材料成形與模具技術(shù)全國重點實驗室翟天佑-李淵團隊在新型憶阻器研究方面取得重大突破，成果發(fā)表在國際著名期刊《自然 納米技術(shù)》(Nature Nanotechnology)。論文題為“分子晶體憶阻器(Molecular Crystal Memristors)”。
憶阻器作為實現(xiàn)高效能存儲與類腦計算的重要硬件載體，一直面臨材料易劣化、器件穩(wěn)定性差、循環(huán)壽命短等挑戰(zhàn)。研發(fā)具備高可靠性、超高能效的新型憶阻材料與器件，成為突破“馮 諾依曼”架構(gòu)發(fā)展瓶頸、推動計算技術(shù)革新的迫切需求。團隊首創(chuàng)“分子晶體憶阻器”，提出一種全新材料范式，兼具性能與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有望在非馮 諾依曼架構(gòu)的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。
圖1. 傳統(tǒng)氧化物憶阻器與分子晶體憶阻器阻變機制對比
研究團隊采用無機分子晶體作為器件阻變功能層材料，其獨特的Sb4O6分子籠結(jié)構(gòu)通過范德華力連接，形成高度一致的分子間隙。該結(jié)構(gòu)確保Ag+離子在晶體內(nèi)部均勻遷移，有效降低開關(guān)隨機性，提高器件一致性。器件典型切換能耗理論下限可達?26?zJ(當前憶阻器最低值)，同時展現(xiàn)出109次的卓越耐久性。同時，器件具有可重構(gòu)的易失性與非易失性阻變行為，可適配從微米至納米尺度的應(yīng)用場景。研究團隊已成功制備8英寸晶圓級規(guī)模的交叉陣列，充分體現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化潛力。將該憶阻器集成到單片CMOS芯片，實現(xiàn)“儲備池計算(Reservoir Computing)”功能。在動態(tài)視覺識別任務(wù)中達到100%準確率，首次展示了分子晶體憶阻器在類腦計算系統(tǒng)中的實際應(yīng)用潛力。
圖2. 分子晶體憶阻器的晶圓級陣列及CMOS集成
我校為該論文第一完成單位，材料學(xué)院博士生秦瀾浩、關(guān)朋飛、碩士生邵解煩為共同第一作者，翟天佑、李淵為通訊作者。
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