科學家們正在研究新材料，根據(jù)人腦的設計制造神經(jīng)形態(tài)計算機。憶阻器是一個至關重要的組件，它的憶阻器依賴于設備的歷史，就像神經(jīng)元的響應依賴于之前的輸入一樣。格羅寧根大學的材料科學家分析了憶阻器研究的平臺材料鍶鈦氧化物的性質，并使用二維材料石墨烯對其進行檢測。2020年11月11日，研究結果發(fā)表在《ACS應用材料與界面》雜志上。
基于0或1值開關的計算機。有了許多這樣的二進制系統(tǒng)，計算機可以非常快速地進行計算。然而，在其他方面，計算機的效率并不是很高。與標準微處理器相比，大腦在識別人臉或執(zhí)行其他復雜任務時消耗的能量更少。那是因為大腦是由神經(jīng)元組成的，神經(jīng)元可以有除了0和1之外的很多值，還因為神經(jīng)元的輸出依賴于之前的輸入。
氧空位
為了制造憶阻器，具有過去事件記憶的開關通常使用鈦酸鍶(STO)。這種材料是鈣鈦礦，其晶體結構取決于溫度，在低溫下可以成為初始鐵電體。鐵電行為在105開爾文溫度以上消失。伴隨這些相變的疇和疇壁是積極研究的主題。然而，目前還不清楚為什么材料會顯示這種行為。澤尼克先進材料研究所功能材料自旋電子學教授塔馬利卡班納吉說：“這是一個獨立的聯(lián)盟?！?
晶體中的氧原子似乎是其行為的關鍵。班納吉說：“氧空位可以穿過晶體，而這些缺陷非常重要?！?此外，疇壁存在于材料中，當施加電壓時，它們移動."許多研究試圖找出這是如何發(fā)生的，但是要深入了解這些材料是很復雜的。然而，班納吉的團隊成功地在其聯(lián)盟中使用了另一種材料：石墨烯(二維碳板)。
電導率
班納吉說：“石墨烯的性質由純度決定，而STO的性質來自晶體結構的缺陷。我們發(fā)現(xiàn)，將它們結合起來會帶來新的見解和可能性?！贝蟛糠止ぷ魇怯砂嗉{吉博士完成的。學生思考早晨。她將石墨烯條放在STO片的頂部，通過掃描正負之間的柵極電壓來測量不同溫度下的電導率。陳解釋說：“當柵極電壓產(chǎn)生太多電子或空穴時，石墨烯就會導電?！薄暗窃陔娮雍涂昭〝?shù)量非常少的點上，狄拉克點的電導率是有限的?！?
在正常情況下，最小導電率的位置不會隨著柵極電壓的掃描方向而改變。然而，在STO頂部的石墨烯帶中，正向掃描和反向掃描的最小電導率位置之間有很大的距離。效應在4開爾文時非常明顯，但在105 K或150 K時不明顯。烏普薩拉大學的結果分析和理論研究表明，STO表面附近的氧空位是造成這種情況的原因。
記憶
班納吉：“低于105開爾文的相變拉伸了晶體結構，產(chǎn)生了偶極子。我們表明氧空位聚集在疇壁上，這些疇壁為氧空位的運動提供了通道。這些通道是STO記憶行為的原因?！盨TO晶體結構中氧空位通道的積累解釋了最小電導率位置的變化。
陳還進行了另一項實驗：“我們將柵極電壓保持在-80 V，并在石墨烯中測量了近半小時的電阻。在此期間，我們觀察到電阻發(fā)生了變化，表明了從空穴到電子電導率的轉變?！边@種效應主要是由STO表面氧空位的積累引起的。
總之，實驗表明，show石墨烯復合材料的特性會隨著電子和離子的運動而變化，并且電子和離子的運動會分別在不同的時間范圍內。班納吉：“通過收獲其中的一種，我們可以利用不同的響應時間來產(chǎn)生憶阻效應，這可以與短期或長期記憶效應進行比較?！边@項研究為STO憶阻器的行為提供了新的見解?！芭c石墨烯的結合為鐵電材料和二維材料的憶阻異質結構開辟了新的途徑?！?
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