基于晶格银导电丝的AgHfO3-x忆阻器自持模拟开关特性及其在可靠突触行为与联想学习中的应用

为解决HfO2基忆阻器因导电丝随机生长导致的器件变异大、模拟调谐性差等问题，研究人员开发了含银钙钛矿材料AgHfO3-x。该材料通过晶格银与氧空位形成混合导电丝，实现了无需外接活性电极的稳定模拟开关特性，并成功模拟了突触可塑性（如长时程增强/抑制）和巴甫洛夫联想学习，为神经形态计算硬件提供了新方案。

　　

在神经形态计算硬件领域，二氧化铪(HfO₂)虽因CMOS工艺兼容性备受关注，但其忆阻器存在导电丝(CF)生长不可控、器件一致性差等瓶颈。这项研究另辟蹊径，采用含银钙钛矿材料AgHfO_3-x，巧妙利用沉积过程中自然形成的氧空位(V_O)和晶格银(Ag)构建混合导电丝。通过优化沉积时的氧分压抑制过量V_O，器件不仅展现出优异的开关比(ON/OFF ratio)，更实现了类似生物突触的渐进式电导调制。

有趣的是，这种忆阻器能精准模拟神经系统的关键学习机制：施加电压脉冲时，电导值会像突触权重一样发生长时程增强(LTP)或抑制(LTD)，甚至表现出脉冲时序依赖可塑性(STDP)特性。更引人注目的是，通过巴甫洛夫条件反射实验范式，器件成功演示了"铃声-食物"关联的联想学习过程——当特定电压脉冲（相当于"铃声"）与强极化信号（相当于"食物"）反复配对后，单独施加该电压脉冲即可触发类似"唾液分泌"的增强电流响应。

这些突破性发现为开发新一代类脑芯片提供了重要启示：AgHfO_3-x材料既解决了传统忆阻器需要外接活性电极(如Ag/Cu)的限制，又通过晶格内禀的银离子迁移机制实现了稳定可控的模拟开关行为，堪称"电子突触"的理想候选材料。