铁电可编程镧系发光忆阻器

《Nature Communications》：Ferroelectrically programmable lanthanide luminescent memristor

　　摘要空间光计算需要可重写、多级且非易失的光学权重，但许多现有实现方案仍依赖易失性调制器或静态功耗。本文报道了一种基于互补金属氧化物半导体（CMOS）成像的发光忆阻阵列，该阵列利用铒/镱（Er/Yb）掺杂铌钛酸铅（PMN-PT）单晶中的铁电畴翻转来编程非易失性 photoluminescence（PL）发光态。畴重构可以调节稀土发光体的局部晶体场对称性，从而实现16个模拟电平、超过27小时的保持特性、超过10?次的耐久性，以及微秒级的状态编程，同时维持状态的保持过程所需静态功耗为零。一个8×8阵列由衍射光学元件寻址，并由邻近的CMOS传感器读取，可将存储的发光态转换为单帧强度分布图，并通过具备校准感知的解码方法实现94.02%的逐像素状态识别率。该阵列实现了单步光学线性加权，同时解码后的权重可用于混合光电手写数字推理，其性能接近32位浮点软件基线。这些结果确立了一种用于光子计算的、非易失且可由图像寻址的发光权重元件。