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2018-09-10 | 前沿

韩国研制出具有更高耐久性的人工突触

【据韩国大邱科技研究所网站2018年9月7日报道】韩国大邱科技研究所(DGIST)的研究团队与韩国首尔大学、韩国中央大学以及POSTEC公司合作,研发出可以模拟人脑神经细胞(神经元)和突触功能的人工电子突触器件。这种高可靠的人工电子突触由两层钽氧化物构成,一层Ta2O5-x和一层TaO2-x,通过仅允许对Ta2O5-x进行电流控制,成功克服了当前同类器件的耐久性限制。研究成员在试验中还成功实现了突触塑性,这是实现记忆创造、存储、和删除的关键。

基于过渡金属氧化物的忆阻器具有两个以上的稳定电阻状态,利用其实现人工神经突触应用已获得业内的广泛共识。但忆阻器的电阻状态的稳定性易受氧化物材料、电极材料、沉积条件、膜厚度以及编程条件等多方面因素的影响,因此目前具有两个以上稳定多值状态的忆阻器的状态稳定周期很难有超过1000次循环的。使用贵金属电极氧等离子体辅助溅射沉积方法,DGIST研究团队发现沉积的金属氧化物界面具有在纳米尺度下可观察到的、更低的界面粗糙度,这可以显著改善器件的可靠性和功能。研究团队的忆阻器展示出四个完全不同的级别,从~0.000006到~0.00000004S,每个级别测试多达10000个周期。此外,通过独特的原位透射电子显微镜研究,研究人员证实氧化还原反应型模型在他们的样品中占主导地位,从而导致更高程度的电态可控性。

由于其低功耗并行能力,DGIST研发的这种高可靠人工突触可以用于处理大数据的超低功耗设备或电路,适用于下一代智能半导体器件。对于固态突触应用,电性能的改进将导致简单的器件结构,与SRAM相比,其总功耗和面积可减少至少1000倍。该研究的相关论文《Reliable Multivalued Conductance States in TaOx Memristors through Oxygen Plasma-Assisted Electrode Deposition with in Situ-Biased Conductance State Transmission Electron Microscopy Analysis》发表在ACS Applied Materials期刊上。

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