钙钛矿相界面插层对SrFeO_(x)基忆阻器的性能提升

作     者：陈开辉 樊贞 董帅 李文杰 陈奕宏 田国 陈德杨 秦明辉 曾敏 陆旭兵 周国富 高兴森 刘俊明 Chen Kai-Hui;Fan Zhen;Dong Shuai;Li Wen-Jie;Chen Yi-Hong;Tian Guo;Chen De-Yang;Qin Ming-Hui;Zeng Min;Lu Xu-Bing;Zhou Guo-Fu;Gao Xing-Sen;Liu Jun-Ming

作者机构：华南师范大学华南先进光电子研究院先进材料研究所广州510006 华南师范大学华南先进光电子研究院广东省光信息材料与技术重点实验室和国家绿色光电子国际联合研究中心广州510006 南京大学固体微结构物理国家重点实验室南京210093 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2023年第72卷第9期

页      面：151-160页

核心收录：

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0703[理学-化学] 0701[理学-数学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:92163210,U1932125,52172143) 广州市科技计划(批准号:202201000008)资助的课题。 

主　　题：SrFeOx基忆阻器 人工突触 神经网络 界面插层 

摘      要：SrFeO_(x)(SFO)是一种能在SrFeO_(2.5)钙铁石(BM)相和SrFeO_(3)钙钛矿(PV)相之间发生可逆拓扑相变的材料.这种相变能显著改变电导却维持晶格框架不变,使SFO成为一种可靠的阻变材料.目前大部分SFO基忆阻器使用单层BM-SFO作为阻变功能层,这种器件一般表现出突变型阻变行为,因而其应用被局限于两态存储.对于神经形态计算等应用,单层BM-SFO忆阻器存在阻态数少、阻值波动大等问题.为解决这些问题,本研究设计出BM-SFO/PV-SFO双层忆阻器,其中PV-SFO层为富氧界面插层,可在导电细丝形成过程中提供大量氧离子并在断裂过程中回收氧离子,使导电细丝的几何尺寸(如直径)在更大范围内可调,从而获得更多、更连续且稳定的阻态,可用于模拟长时程增强和抑制等突触行为.基于该器件仿真构建了全连接神经网络(ANN),在手写体数字光学识别(ORHD)数据集进行在线训练后获得了86.3%的识别准确率,相比于单层忆阻器基ANN的准确率提升69.3%.本研究为SFO基忆阻器性能调控提供了一种新方法,并展示了它们作为人工突触器件在神经形态计算方面的应用潜力.