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WOx/TaOx双层结构中通过氧化还原诱导陷阱控制传导实现的模拟电阻开关与突触功能

DOI：10.1021/acsaelm.9b00572 期刊：ACS Applied Electronic Materials 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 在本研究中，通过在TaOx活性层与Ta顶电极之间插入WOx层，将Ta/TaOx/Pt阻变器件（RS）的突变置位/复位行为转变为渐变模式。当WOx作为氧化还原层在界面交换氧空位时，通过施加偏压调控TaOx中的缺陷态，并基于陷阱控制的限流空间电荷传导机制实现模拟阻变行为的合理化。通过重复电压扫描可实现器件电阻的连续变化?；诟媚Ｄ庾璞涮匦?，采用相同电压脉冲刺激还展示了具有优异线性度的增强/抑制行为，且工作电流维持在10^-6安培以下。此外，还实现了突触可塑性关键功能——包括配对脉冲易化（PPF）、长/短时程增强（LTP与STP）、经验依赖可塑性（EDP）及学习-再学习过程，从而模拟生物突触功能以应用于神经形态计算。
作者： Wei-Ju Chen，Chia-Hao Cheng，Pei-En Lin，Yi-Ting Tseng，Ting-Chang Chang，Jen-Sue Chen
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究在TaOx活性层与Ta顶电极之间插入WOx层对器件电阻切换行为的影响及其在模拟生物突触以实现神经形态计算中的应用。

研究成果

在TaOx活性层与Ta顶电极之间插入WOx氧化还原层，成功将阻变行为从突变式转变为渐变式，从而实现模拟开关并模拟关键的突触功能。这一改进归因于氧化还原诱导的陷阱控制空间电荷限制传导机制，为神经形态计算应用提供了一种有前景的方法。

研究不足

该研究受限于电阻切换操作前需进行电铸工艺，且研究对象为特定材料体系（WOx/TaOx）。该器件的保持特性虽能满足突触运算需求，但非易失性存储器应用仍需改进。

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