基于拓扑微观结构的Bi/Al-Cu忆阻器

《Materials Today Advances》：A topological microstructure-based Bi/Al-Cu memristor

忆阻器基于Bi/Al-Cu合金拓扑微结构实现多级存储，通过迁移机制调控高/低阻态，具备高一致性（>3×103 ON/OFF比）、2000+循环耐久性和多态存储特性，为AI硬件提供简单结构解决方案。

　　

刘一鸣|陈思远|张明轩|刘成佳|胡乐雅|赵一超|伊沃娜·米特罗维奇|卢启峰|陈伟

摘要

忆阻器作为一种潜在的神经形态计算工具，有望克服冯·诺伊曼架构在内存计算中存在的瓶颈问题。然而，传统基于导电丝的忆阻器其电阻状态存在随机性和周期性；而基于肖特基势垒的界面型忆阻器则需要复杂的设计才能实现较低的开关比。本研究提出了一种基于半金属铋（Bi）与铝铜合金（Al-Cu）拓扑微结构的多级存储忆阻器。在施加扫描电压的情况下，Bi颗粒会在界面微结构中迁移，从而改变电阻状态（在高阻状态HRS与低阻状态LRS之间切换）。该忆阻器表现出优异的性能，包括稳定性、重复性、开关比超过3×10^3、耐用性超过2000次循环、数据保持能力以及多状态存储功能。这项研究为设计结构简单、适用于人工智能应用的忆阻器提供了新的解决方案。