【摘 要】
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在后摩尔时代,忆阻器因其与生物神经突触结构类似及连续可调的电导特性,可以模拟基本的神经突触功能,实现存算一体,有效的突破冯·诺依曼架构限制,成为新一代的研究热点。随着科技的发展,人们对忆阻器的性能、尺寸、可穿戴等方面提出了更高的要求,因此,选择合适的功能层材料十分重要。近年来,二维（Two-Dimensional,2D）材料因其优异的电学性能、独特的层状结构等优势作为功能层材料被广泛应用。其中,基
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在后摩尔时代,忆阻器因其与生物神经突触结构类似及连续可调的电导特性,可以模拟基本的神经突触功能,实现存算一体,有效的突破冯·诺依曼架构限制,成为新一代的研究热点。随着科技的发展,人们对忆阻器的性能、尺寸、可穿戴等方面提出了更高的要求,因此,选择合适的功能层材料十分重要。近年来,二维（Two-Dimensional,2D）材料因其优异的电学性能、独特的层状结构等优势作为功能层材料被广泛应用。其中,基于二维材料的忆阻器具有尺寸小、功耗低、响应速度快等优点,展现出良好的应用前景。本文研究了基于二维硒化物材料（α-In2Se3、Mo Se2和Sb2Se3）的忆阻器,对其电学性能和神经突触仿生功能进行了探究,主要研究内容如下:一、基于二维α-In2Se3材料制备了Ag/α-In2Se3/ITO结构的忆阻器。该器件展现出优异的电学性能,如相对集中的开关电压、较快的响应速度（16.4 ns和18.0 ns）、良好的耐久性（达10~6次）和连续脉冲刺激下的电导可调性。在此基础上,模拟了基本的生物突触行为,如尖峰时间依赖可塑性和双脉冲易化功能等。更重要的是,该器件进一步成功模拟了重要的人类心理行为:监督学习,基于兴趣的学习/记忆行为以及强化学习。其中,强化学习成功模拟了人类大脑遗忘规律,促进了器件在模拟生物突触方面的应用发展。二、为了进一步研究二维α-In2Se3材料的忆阻特性,制备了Pd/α-In2Se3/ITO结构的忆阻器。该器件的I-V曲线呈缓慢变化,具有良好的重复性,可重复80个周期,并实现了短时程增强向长时程增强的转换。进一步成功模拟了尖峰时间依赖可塑性、双脉冲易化和强直后增强功能,有利于神经形态计算器件的发展。在此基础上,为了拓宽二维材料在柔性可穿戴电子领域的应用,选择聚对苯二甲酸乙二酯（Polyethylene Terephthalate,PET）作为柔性衬底并制备了结构为Pd/α-In2Se3/Pd/PET的低功耗忆阻器。其表现出阈值开关行为,并且功耗达到飞焦（f J）量级。另外,该器件在不同的弯曲半径下表现出稳定的开关状态,展现出基于二维材料忆阻器在柔性可穿戴电子领域的发展潜力。三、采用二维Mo Se2和Sb2Se3材料制备了一种低功耗器件,其功耗低至176 f J,非常接近人脑神经突触活动消耗的能量,且该器件的功率达到0.76 n W。该器件还表现出较快的响应速度、较大的开关比（10~6）和良好的保持特性等优异的电学性能。除此之外,该器件在不同的限制电流下表现出稳定的I-V特性曲线,实现了多级存储功能,为高密度存储领域提供了一种新途径。
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