Металлооксидные мемристоры привлекают внимание в областях энергонезависимой памяти, интеллектуального сенсора и нейроморфных вычислений благодаря широкому выбору материалов, низкой стоимости и совместимости с технологией CMOS. Однако практическое применение и ценность существующих металлооксидных мемристоров ограничены из-за значительных колебаний порогового напряжения, нестабильности переключения и низкой циклической долговечности. В данной работе использован ZnO в качестве функционального слоя переключения сопротивления, а также введён ультратонкий (2 нм) изоляционный слой оксида алюминия методом атомарного слоя осаждения. Это эффективно контролирует рост и разрыв проводящих нитей устройства, значительно улучшая стабильность переключения и повышая отношение тока включения до более чем 10⁴, при этом диапазон колебаний порогового напряжения существенно снижен. Устройство под напряжением моделирует интеграцию, спайк, самоутечку и рефрактерность биологических нейронов, а время возгорания можно регулировать амплитудой импульсов напряжения. Кроме того, воздействие ультрафиолетового излучения с длиной волны 365 нм дополнительно снижает пороговое напряжение и сокращает время возгорания. На основе фотонно-электрического координированного управления устройством создан массив мемристоров 64×64, успешно реализующий извлечение и резкость признаков оптического входа. Данное исследование предлагает эффективную стратегию для развития нейроморфных вычислений.

мемристор;ультратонкий оксид алюминия;нейрон;фотоэлектрическое координированное управление