我国科学技术大学李晓光团队一直致力于铁性地道结信息存储原型器材研讨，在磁电耦合、超快、多阻态、低功耗、非易失信息存储等方面获得了重要发展。在前期研讨基础上，近来，该团队依据铁电地道结量子隧穿效应，完成了具有亚纳秒信息写入速度的超快原型存储器，并可用于构建存算一体人工神经网络，该效果以“Sub-nanosecond memristor based on ferroelectric tunnel junction”

  在大数据年代，海量数据的低能耗、快速存储处理是打破和完善未来人工智能、物联网等技术发展的要害之一。为此，火急需求一种既像SRAM相同能匹配CPU处理数据的速度()，又像闪存相同具有高密度、非易失的信息存储。更进一步地，假如该存储器还具有优异的忆阻特性，以此来完成人工突触器材的功用，则可用于构建存算一体的核算体系，并有望打破冯诺依曼架构，为AI供给硬件支撑。

  图例阐明：铁电地道结忆阻器的阻变特性和神经形状模仿核算。a.铁电地道结量子隧穿效应概念示意图。b.施加不同幅值的600ps电脉冲完成地道结电阻的接连调控。c.可分辩的32个独立电阻状况坚持特性。d.铁电地道结阻变存储器阻变次数测验。e.铁电地道结STDP测验。f.模仿神经网络辨认MNIST手写数字的准确率随练习次数变化图。

  研讨人员制备了高质量Ag/BaTiO3/Nb:SrTiO3铁电地道结，其中铁电势垒层厚为6个单胞（约2.4nm）。依据地道结能带的规划，以及其对阻变速度、开关比、操作电压的调控，该原型存储器信息写入速度快至600ps（注：机械硬盘的速度约为1ms,固态硬盘的约为1-10ms）、开关比达2个数量级，且其600ps的阻变速度在85℃时仍然安稳（工业测验规范）；写入电流密度4×103A/cm2，比现在其他新式存储器低约3个量级；一个存储单元具有32个非易失阻态；写入的信息估计可在室温安稳坚持约100年；可重复擦写次数达108-109次，远超商用闪存寿数（约105次）。即便在极点高温（225℃）环境下仍能进行信息的写入，可完成高温紧急状况备用。这些依据成果得出，该铁电地道结非易失存储器具有超快、超低功耗、高密度、长寿数、耐高温等优异特性，是现在归纳功能最好的非易失存储器之一。特别是，该存储器还因为铁电隧穿层中畴的可接连翻转特功能完成电阻的接连调理，并且这一忆阻特性可用于构建超快的人工突触器材，然后用于开发超快人工神经网络存算一体体系。人工神经网络的模仿依据成果得出，使用该铁电地道结忆阻器构建的人工神经网络可用于辨认MNIST手写数字，准确率可达90%以上。

  我校合肥微标准物质科学国家研讨中心和物理学院李晓光教授和殷月伟教授为论文通讯作者。博士生马超、罗振为论文一起榜首作者。

  该项研讨得到了国家自然科学基金、科技部国家重点研制方案、我国科学技术大学“双一流”人才团队渠道项目的赞助。