Мемристоры на основе оксидов металлов привлекают большое внимание в областях энергонезависимой памяти, интеллектуальных датчиков и нейроморфных вычислений благодаря широкому выбору материалов, низкой стоимости и совместимости с CMOS-технологией. Тем не менее, практическое внедрение и ценность существующих мемристоров на основе оксидов металлов ограничены из-за таких недостатков, как значительные колебания порогового напряжения, нестабильность переключения и плохая циклическая долговечность. В данной работе в качестве функционального слоя переключения использован ZnO, а с помощью технологии атомно-слойного осаждения введён ультратонкий изоляционный слой оксида алюминия толщиной 2 нм, эффективно контролирующий рост и разрыв металлических проводников устройства, существенно улучшая стабильность переключения и увеличивая коэффициент переключения тока до более чем 10⁴. Диапазон колебаний порогового напряжения также значительно снижен. Устройство при приложенном напряжении способно моделировать интегративно-выходные характеристики биологических нейронов, саморазряд, рефрактерный период и регулирует время срабатывания за счёт изменения амплитуды напряжения импульсов. Дополнительно облучение ультрафиолетовым светом с длиной волны 365 нм снижает пороговое напряжение и сокращает время срабатывания. На основе фотонно-электрической кооперативной модуляции устройства, создан массив мемристоров размером 64×64, успешно реализующий извлечение и уточнение признаков оптических входных траекторий, что представляет собой эффективную стратегию продвижения развития нейроморфных вычислений.

мемристор; ультратонкий оксид алюминия; нейрон; фотонно-электрическая кооперативная модуляция