隨著人工智能的發(fā)展，憶阻器因其“存算一體”的特性被越來越多的研究者探索，鐵電憶阻器因其優(yōu)異的極化可控、多值存儲和在神經(jīng)計算領(lǐng)域的應(yīng)用潛力而受到人們的特別關(guān)注。其中，由于鐵電材料的技術(shù)需求和無鉛無毒的環(huán)境要求，鈦酸鋇(BaTiO3)成為了鐵電鈣鈦礦氧化物鉛基材料的最佳替代品之一。

然而，目前大多數(shù)鐵電材料生長在單晶襯底上，復(fù)雜氧化物材料的硅兼容性不足阻礙了其與當前硅互補金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)的實際集成，在純鈦酸鋇鐵電材料中還存在高介電損耗的問題。

近日，河北大學教授閆小兵團隊報道了一種全新的材料結(jié)構(gòu)，由鈦酸鋇摻雜低介電系數(shù)材料二氧化鈰(CeO2)的垂直排列納米復(fù)合(VANs)鐵電薄膜作為憶阻介質(zhì)，成功的獲得了硅基外延鐵電薄膜。

通過這種新結(jié)構(gòu)的引入，該鐵電憶阻器器件實現(xiàn)了生物突觸模擬功能。通過控制VANs結(jié)構(gòu)薄膜的制備溫度，優(yōu)化了鐵電極化反轉(zhuǎn)特性。特別是，該器件的魯棒耐用性可達109次循環(huán)。器件的速度也可以達到10ns，遠低于人腦突觸的反應(yīng)。利用寬度為50ns的快速脈沖實現(xiàn)了加、減、乘、除的代數(shù)運算。

該成果近期在國際學術(shù)期刊《先進材料》上發(fā)表。

據(jù)悉，該結(jié)構(gòu)的器件可以像人腦一樣識別物品的類別，在神經(jīng)形態(tài)計算方面擁有著優(yōu)秀的性能。研究團隊采用了VGG8卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別了CIFAR-10數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集由10個類別的6萬張32×32彩色圖像組成，每個類別有6000張圖像，包括飛機、汽車、鳥、貓、鹿、狗、青蛙、馬、船和卡車。基于該器件采用了模擬片上訓練，在經(jīng)過200多次訓練之后，在線學習最終識別率達到了90.03%而離線學習識別率更是達到92.55%。(作者：陳彬)

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