全球首款！超宽带宽氮化硼光子忆阻器问世

近日，国际顶级学术期刊《自然・纳米技术》（Nature Nanotechnology）发表了一项最新研究成果——超宽带氮化硼光子忆阻器问世。该研究由阿卜杜拉国王科技大学张西祥教授领衔的国际团队共同完成，为 “感知-存储-计算一体化” 的人工智能视觉系统发展带来了重大突破。

图片来源：Nature Nanotechnolog截图

#忆阻器 作为未来芯片的基石，在人工智能领域有着巨大的应用潜力。其中，光子忆阻器因能够响应光谱信号，适用于人工智能视觉系统，具备非接触、低功耗、高并行度等显著优势，在集成感知、存储、计算于一体的智能系统中备受期待。然而，长期以来，现有光子忆阻器存在诸多局限性，如光谱响应范围窄、工作模式单一，且以与主流半导体工艺兼容，严重制约了其在复杂计算场景中的应用。

面对这些难题，研究团队创新性地采用低温（250°C）原位等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术，成功在硅基衬底上直接生长出大面积、高均匀性的六方氮化硼（hBN）薄膜。这一工艺有效解决了传统方法在规模化生产和工艺兼容性上的难题，使得该忆阻器能够与先进的硅基半导体技术完美融合，为其后续的产业化应用奠定了坚实基础。

此次研发的超宽带#氮化硼光子忆阻器 在性能上表现卓越。在光谱响应方面，它实现了从紫外（375nm）到近红外（1064nm）的超宽光谱响应，覆盖了可见光到不可见红外区域，这意味着未来的人工智能系统能够 “看清” 更为复杂的环境。在工作模式上，该器件具备多模式可重构特性，通过调节激光功率，可在 “非阻变”“易失性” 和 “非易失性” 三种工作模式间灵活切换，能够模拟人脑神经元的 “记忆训练” 过程。同时，其性能指标也刷新了同类器件的纪录，开关比超过109，保持时间超40000秒，循环耐久性超106次，热稳定性达300°C。

从作用机制来看，这款hBN/Si异质结构光子忆阻器通过氢离子与光生电子的协同作用形成导电丝，进而实现了超宽带响应和模式可重构。其中，hBN作为关键层，能够利用其缺陷位捕获氢离子，并与Si界面形成异质结，从而实现光电子调控。

该研究成果具有重要的科学意义和应用价值。它为 “感知-存储-计算一体化” 的人工智能视觉系统提供了可规模化的解决方案，有望广泛应用于类脑计算和智能视觉领域。这一突破性进展也为开发与先进硅基半导体技术完全兼容的集成感知-存储-计算人工智能视觉系统开辟了全新道路，在未来智能硬件领域展现出广阔的应用前景。

来源：集邦化合物半导体

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