西安电子科技大学提出一种氧化镓基光电忆阻器

近日，西安电子科技大学集成电路学部郝跃院士团队常晶晶教授与南京大学李昀教授合作，提出了一种氧化镓基光电忆阻器，在光电双重信号的调制作用下，成功在单个忆阻器中集成了多级存储、逻辑门、神经突触以及神经形态计算等功能。这一成果发表在国际顶尖学术期刊《Light: Science & Applications》上，题为“Versatile optoelectronic memristor based on wide-bandgap Ga2O3 for artificial synapses and neuromorphic computing”，西安电子科技大学常晶晶教授、林珍华教授和南京大学李昀教授为论文共同通讯作者，集成电路学部博士研究生崔东升为第一作者。《Light: Science & Applications》是Nature子刊中极具影响力的光学类期刊，于2012年创办，2024年最新影响因子为20.6，连续9年稳居世界光学期刊榜前三。

受人脑视觉感知系统的启发，集成光学感知、存储和神经形态计算功能的光电突触器件的研究成为了神经形态计算系统发展的关键。常晶晶教授课题组构建了氧化镓基光电忆阻器，在254 nm的紫外光下具有明显的光学感知特性，在不同限流下实现了易失性存储和非易失性存储共存的特性，并基于不同光照强度和不同限流成功实现了多级存储功能（8种不同的电导状态）。之后发现该光电忆阻器在不同极性电压下的输出电流有差异，基于负电压抑制，正电压增强的电流特性，将电压和光照作为输入，电流作为输出，实现了基本的“与”、“或”逻辑。随后深入探究了氧化镓基光电忆阻器在不同光脉冲强度、数量、脉宽和频率下由短时程记忆（STM）到长时程记忆(LTM)的变化情况，以及人脑学习经验行为模拟。最后基于氧化镓基光电忆阻器电导的光脉冲增强和电脉冲减弱特性，构建了人工神经网络，并成功实现了90.7%手写数字识别率，为感存算一体器件奠定基础。

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图1.氧化镓基光电忆阻器的多功能特性

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41377-025-01773-6