无选择器16×16铬氧化物/二氧化钛忆阻器阵列的突触动力学与长时程增强/抑制模拟：实验-计算关联研究

来自国际团队的研究人员通过实验-理论结合方法，开发出基于CrOx的自整流忆阻器(SRM)，采用模板辅助直流溅射技术制备16×16交叉阵列，实现2.56×103高整流比和150nA超低串扰电流，首次揭示氧空位迁移调控CrOx/TiO2界面能带偏移的机制，为无选择器、低功耗神经形态计算架构提供新方案。

　　

这项突破性研究构建了独特的16×16铬氧化物/二氧化钛(CrO_x/TiO₂)忆阻器阵列，像搭建微型"电子大脑"般实现了生物突触的核心功能。科研人员采用模板辅助直流溅射的"纳米级剪纸"技术，在无需额外选择器的情况下，成功制备出具有2.56×10³超高整流比的忆阻单元阵列。这些比头发丝还细的器件展现出令人惊喜的"学习能力"——通过调节电脉冲的幅度和宽度，可以精确模拟生物突触的长时程增强(LTP)和长时程抑制(LTD)现象。

更有趣的是，第一性原理计算揭示了这些"电子突触"的智能秘密：钛/铬氧化物/二氧化钛/铬(Ti/CrO_x/TiO₂/Cr)结构存在独特的能带不对称性，就像为电流设置了智能"单向阀"。而氧空位在氧化物层间的动态迁移，则如同调节"记忆深浅"的分子开关，通过改变浅陷阱态和深陷阱态的分布来实现多级存储。这种机制使得单个器件就能完成传统需要多个元件才能实现的神经形态计算功能，为构建更高效、更节能的"存算一体"芯片开辟了新路径。