TaO$_x$基器件中忆阻界面的电选择性激活

用于神经形态计算和非传统逻辑运算的新型器件的发展，在很大程度上依赖于制备具有超越标准双极行为和数字通断状态功能的可控忆阻系统。在本工作中，我们针对Ta$_2$O$_5$基器件证明，仅通过控制所施加刺激的（不）对称性，且与所用金属电极的性质无关，即可选择性激活/去激活两个串联的忆阻界面，从而获得顺时针或逆时针多电平方形剩阻回线。基于我们详尽的表征、分析与建模，我们表明该电行为的物理起源依赖于活性Ta$_2$O$_{5-x}$层中三个不同区域之间受控的氧空位电迁移：一个中心——体——区域和两个具有还原TaO$_{2-h(y)}$层的准对称界面。我们的器件制备工艺相当简单，仅涉及在室温下沉积一种CMOS兼容氧化物——钽氧化物——和一种金属，这表明有可能以低成本且易于扩展的方式利用这些特性。具有多个——模拟——中间稳定态的可调反向剩阻回线循环能够模拟生物系统的可适应突触权重，并展现出用于非标准逻辑器件的潜力。