9月17日，华中科技大学材料学院、材料成形与模具技术全国重点实验室翟天佑-李渊团队在新型忆阻器研究方面取得重大突破，成果发表在国际著名期刊《自然 纳米技术》(Nature Nanotechnology)。论文题为“分子晶体忆阻器(Molecular Crystal Memristors)”。
忆阻器作为实现高效能存储与类脑计算的重要硬件载体，一直面临材料易劣化、器件稳定性差、循环寿命短等挑战。研发具备高可靠性、超高能效的新型忆阻材料与器件，成为突破“冯 诺依曼”架构发展瓶颈、推动计算技术革新的迫切需求。团队首创“分子晶体忆阻器”，提出一种全新材料范式，兼具性能与结构稳定性，有望在非冯 诺依曼架构的发展中发挥重要作用。
图1. 传统氧化物忆阻器与分子晶体忆阻器阻变机制对比
研究团队采用无机分子晶体作为器件阻变功能层材料，其独特的Sb4O6分子笼结构通过范德华力连接，形成高度一致的分子间隙。该结构确保Ag+离子在晶体内部均匀迁移，有效降低开关随机性，提高器件一致性。器件典型切换能耗理论下限可达 26 zJ(当前忆阻器最低值)，同时展现出109次的卓越耐久性。同时，器件具有可重构的易失性与非易失性阻变行为，可适配从微米至纳米尺度的应用场景。研究团队已成功制备8英寸晶圆级规模的交叉阵列，充分体现其产业化潜力。将该忆阻器集成到单片CMOS芯片，实现“储备池计算(Reservoir Computing)”功能。在动态视觉识别任务中达到100%准确率，首次展示了分子晶体忆阻器在类脑计算系统中的实际应用潜力。
图2. 分子晶体忆阻器的晶圆级阵列及CMOS集成
我校为该论文第一完成单位，材料学院博士生秦澜浩、关朋飞、硕士生邵解烦为共同第一作者，翟天佑、李渊为通讯作者。
