西南大学段书凯、周广东AS：高阻态分枝中构筑单一负光电导效应扩展忆阻器功能

负光电导效应(Negative Photoconductance Effect, NPC)与通常说的光电效应相反，它是指材料或器件的界面、表面、亚表面等受到光照，电子受到的束缚强于激发，从而使电导变小的一种特殊的物理现象。

忆阻器被认为是应用在类脑计算中最有潜力的新型器件之一。这主要归于它的结构和工作方式。它通常为导电电极/阻变功能层/导电电极的“三明治”结构、有优良的延展性、较长数据保持时间和低功耗等优势。忆阻器通过阻变功能层中的离子迁移、电子捕获与去捕获、界面原子扩散、阻变材料晶态与非晶态转变等来记录它历史过程，表现为忆阻器的电导变化。这些离子、电子、原子等行为与神经突触工作机理极为相似。因此，忆阻器可以很好的模拟信息在生物神经元之间的传递、记录和处理过程。负光电导效应与忆阻共存器件，在构筑低功耗类脑视觉感知芯片有着重要的意义。

西南大学类脑智能芯片研发团队（段书凯教授带领、周广东教授是骨干力量）与加拿大滑铁卢大学博士后孙柏、韩国成均馆大学孙林峰教授合作，在Ag|TiO₂|F-掺杂SnO₂忆阻器的界面处嵌入石墨烯量子点调节了电子、离子、氧空位三者在界面处的动力学过程，在忆阻器的单枝高阻态(High Resistance State, HRS)中实现了负光电导效应。

研究中以TiO_x为阻变功能层，通过控制阻变功能层中氧空位来实现忆阻特性，在上电极与阻变层的界面处嵌入石墨烯量子点。通过控制氧空位、电子、量子点在界面处的反应动力学过程，利用量子点对电子的量子限制作用、量子点的电荷极化以及库伦阻塞作用在TiO_x忆阻器中实现了负光电导效应。该效应只单独存在制备忆阻器的高阻态分枝上，利用这一独特的优势，可以使忆阻器较低功耗下在执行各种算法，提升了忆阻器精度的同时降低功耗，在构筑视觉感知芯片中有重要的应用价值。