近日，西安電子科技大學(xué)集成電路學(xué)部郝躍院士團(tuán)隊(duì)常晶晶教授與南京大學(xué)李昀教授合作，提出了一種氧化鎵基光電憶阻器，在光電雙重信號的調(diào)制作用下，成功在單個(gè)憶阻器中集成了多級存儲(chǔ)、邏輯門、神經(jīng)突觸以及神經(jīng)形態(tài)計(jì)算等功能。這一成果發(fā)表在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《Light: Science & Applications》上，題為“Versatile optoelectronic memristor based on wide-bandgap Ga2O3 for artificial synapses and neuromorphic computing”，西安電子科技大學(xué)常晶晶教授、林珍華教授和南京大學(xué)李昀教授為論文共同通訊作者，集成電路學(xué)部博士研究生崔東升為第一作者。《Light: Science & Applications》是Nature子刊中極具影響力的光學(xué)類期刊，于2012年創(chuàng)辦，2024年最新影響因子為20.6，連續(xù)9年穩(wěn)居世界光學(xué)期刊榜前三。

受人腦視覺感知系統(tǒng)的啟發(fā)，集成光學(xué)感知、存儲(chǔ)和神經(jīng)形態(tài)計(jì)算功能的光電突觸器件的研究成為了神經(jīng)形態(tài)計(jì)算系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。常晶晶教授課題組構(gòu)建了氧化鎵基光電憶阻器，在254 nm的紫外光下具有明顯的光學(xué)感知特性，在不同限流下實(shí)現(xiàn)了易失性存儲(chǔ)和非易失性存儲(chǔ)共存的特性，并基于不同光照強(qiáng)度和不同限流成功實(shí)現(xiàn)了多級存儲(chǔ)功能（8種不同的電導(dǎo)狀態(tài)）。之后發(fā)現(xiàn)該光電憶阻器在不同極性電壓下的輸出電流有差異，基于負(fù)電壓抑制，正電壓增強(qiáng)的電流特性，將電壓和光照作為輸入，電流作為輸出，實(shí)現(xiàn)了基本的“與”、“或”邏輯。隨后深入探究了氧化鎵基光電憶阻器在不同光脈沖強(qiáng)度、數(shù)量、脈寬和頻率下由短時(shí)程記憶（STM）到長時(shí)程記憶(LTM)的變化情況，以及人腦學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)行為模擬。最后基于氧化鎵基光電憶阻器電導(dǎo)的光脈沖增強(qiáng)和電脈沖減弱特性，構(gòu)建了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并成功實(shí)現(xiàn)了90.7%手寫數(shù)字識(shí)別率，為感存算一體器件奠定基礎(chǔ)。

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圖1.氧化鎵基光電憶阻器的多功能特性

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41377-025-01773-6