【研究前沿】分子晶体忆阻器

张明 2025-09-18

忆阻器Memristors已经成为存内计算的极具前景的硬件材料体系，但目前许多器件，在重复电阻开关过程中，会出现沟道材料器件失效。这导致了高能耗和有限的续航能力。

近日，华中科技大学Lanhao Qin, Pengfei Guan, Jiefan Shao，李渊Yuan Li & 翟天佑Tianyou Zhai等在Nature Nanotechnology上发文，报道了一种分子晶体忆阻器，极具代表性通道材料Sb2O3分子晶体结构，分子笼通过范德华力相互连接。这种独特的配置，使得离子以相对较低的能量输入通过分子间空间迁移，即使在广泛开关循环之后，也能保持晶体结构的完整性。

因此，分子晶体忆阻器表现出了每次操作26ZJ的低能耗，具有超过10^9个开关周期的显著耐久性。该器件，在从微米到纳米的广泛器件尺度上，提供可重新配置的非易失性和易失性电阻开关行为。

通过在8英寸晶圆上制造大型交叉杆阵列，建立了该技术的可扩展性。在单个CMOS集成芯片上，这些忆阻器成功实现储备池计算，在动态视觉识别中，实现100%准确性。这为神经形态计算硬件提供了新型材料平台，显著提升了忆阻器的能效比与可靠性，推动非冯·诺依曼架构计算技术的发展。