通过高离子迁移率工程化界面提升忆阻堆叠的记忆窗口
材料科学
2025-12-08 v2
摘要
忆阻器件在现实应用中的巨大潜力仍然依赖于克服关键技术挑战，包括需要更多稳定的电阻状态、更快的开关速度、更低的SET/RESET电压、改善的耐久性和降低的变异性。一种至今被相当忽视的材料优化策略是界面工程，特别是通过调节电极/电介质界面来调控氧交换。在这里，我们证明引入具有高离子迁移率的材料可以显著扩展电介质层内可及的氧浓度范围，显著拓宽记忆窗口。基于SrTiO₃的忆阻堆叠中，我们集成了离子导电的SrCoO₃界面层以促进氧转移，将可区分的电阻状态数量从8增加到22。此修改还将SET/RESET电压降低了50%，并显著改善了器件耐久性，尽管以降低状态保持为代价。为了评估这种权衡的实际影响，我们使用实验SrTiO₃/SrCoO₃忆阻器特性在MNIST手写数字数据集上训练了一个两层全连接神经网络。隐藏层大小在64到256个忆阻元件之间的网络实现了低于7%的分类误差。观测到的时间漂移意味着功能状态必须以小于1小时的间隔更新以维持可靠运行。最后，我们通过将其应用于基于HfOx的器件确认了这种界面工程方法的可迁移性，实现了类似的记忆窗口增强。
引用
@article{arxiv.2512.04706,
title = {Boosting the Memory Window of Memristive Stacks via Engineered Interfaces with High Ionic Mobility},
author = {José Diogo Costa and Daniel Veira-Canle and Noa Varela-Domínguez and Nicholas Davey and Victor Leborán and Rafael Ramos and Fèlix Casanova and Luis E. Hueso and Victor M. Brea and P. López and Francisco Rivadulla},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.04706},
year = {2025}
}
备注
23 pages, 4 Figures, not submitted