［本站讯］近日，集成电路学院/未来技术学院钱凯教授团队在“忆阻器类脑芯片”领域取得新进展，成功研发一种基于ITO电极与非晶态铟铝锌氧化物（a-IAZO）的透明多功能忆阻器。该成果以“Transparent multifunctional memristor based on amorphous InAlZnO for biomimetic sensing system”为题发表在Applied Physics Letters期刊（中科院二区）。钱凯教授为论文通讯作者，集成电路学院博士研究生许艺萌为论文第一作者，山东大学为该论文第一完成单位。

图1 生物伤害感知系统和人工伤害感受系统示意图

图2 忆阻器伤害感受器功能（“阈值激发”“不适应”“松弛”和“敏化”）展示以及人工伤害感受系统功能（无痛、轻度疼痛、强烈疼痛下的感知）演示

神经形态感知系统因其与生物系统相似的感知能力而备受关注，成为连接人工系统与现实世界的关键接口。伤害感受系统在生物体生存中至关重要，能够检测并响应有害刺激，激活防御机制。为了在人工系统中复制这种复杂的伤害感受功能，研究人员一直致力于开发能够模拟生物神经元、伤害感受器和突触行为的神经形态设备。忆阻器被认为是未来存储器件和神经形态计算应用的理想选择。特别是基于多元氧化物的忆阻器，在模拟易失性和非易失性行为方面表现出色，能够实现电子伤害感受器、突触和神经形态网络的开发。因此，将易失性和非易失性功能集成到单一器件中，对于全面地模拟生物伤害感受系统，实现高密度数据存储和多功能处理策略至关重要。非晶态铟铝锌氧化物（a-IAZO）薄膜具有室温生长、高透明度、带隙及导电性可调等优点，本研究开发了一种基于该a-IAZO薄膜作为阻变介质层的透明多功能忆阻器，具备易失性和非易失性的双重特性，能够全面模拟生物突触和伤害感受功能（图1）。a-IAZO忆阻器展现出易失性特性，模拟了关键的伤害感受器行为，如“阈值激发”“不适应”“松弛”和“敏化”(图2)。通过精确控制限流，我们进一步实现了非易失性性能，电阻态可通过电脉冲调节，以模拟突触的关键功能，如短时记忆、长时记忆和长期记忆增强抑制。此外，我们将这种多功能a-IAZO忆阻器集成到人工伤害感知系统中，用于外部有害刺激的感知，展示了其在人工感知系统应用中的潜力。

此外，在基于ITO电极忆阻器类脑芯片方面，博士研究生许艺萌前期做了系统深入的机理与神经形态应用方面研究，相关文章发表在Applied Physics Letters、Applied Physics Letters、Applied Physics Letters、ACS Applied Materials & Interfaces、Applied Physics Letters。

钱凯教授团队的研究方向主要包括忆阻器类脑芯片、集成电路封装、柔性电极、生物组织修复及医疗健康监测智能传感器，并取得系列研究成果。