1、自整流纯电子忆阻型神经形态器件 

纯电子忆阻器具有操作稳定可靠的优点。我们在具有非线性电学行为的氧化物忆阻器件中，实现了纯电子忆阻行为，电阻的变化来源于电子在氧化物薄膜中缺陷处的俘获和释放。通过调节电压或电流的极性或大小，可以有效控制俘获和释放的电子数量，从而实现器件多电阻态的调控。在此基础上，实现了突触学习行为的模拟。通过改进器件结构，我们实现了不需要电形成过程、自整流的纯电子忆阻型神经形态器件，有望能克服交叉阵列结构行间串扰问题，使超高密度神经形态芯片的制备成为可能。

2、超灵敏低功耗忆阻型神经形态器件 

忆阻型突触器件工作电压一般为几百至几千毫伏，而生物突触只需几十毫伏就可以实现复杂的功能。基于轻微氧化的硫化物忆阻器，我们实现了超灵敏低功耗突触器件，工作电压只需要几个毫伏。通过简单集成，构筑了5×5超灵敏突触器件神经芯片，在超低工作电压下实现了记忆和遗忘的动态过程。超低电压不但有助于减小器件内部结构的破坏，降低器件工作参数的波动性，而且提供了一个降低器件功耗的新途径。超低功耗神经形态器件的实现，一方面可以大幅降低神经形态芯片的能耗，另一方面也有助于芯片上器件的超高密度集成。

3、忆阻器微观工作机制 

传统理论认为，在电化学金属化忆阻器件中，金属导电丝的生长方向为阴极至阳极，阳极界面处较细，阴极界面处较粗，呈倒圆台型，导电丝断裂的位置为较细的阳极界面处。然而，我们通过比较不同器件结构高电阻态时I-V曲线不同的非对称性，发现导电丝的断裂位置应该为阴极界面，而非阳极，因此，金属导电丝的最细端应该在阴极附近，由此推断，导电丝的实际生长方向为阳极至阴极，阳极界面处较粗，阴极界面处较细，呈正圆台型，电阻转变发生区域为阴极界面处。不同研究组通过原位透射电镜的观察证实了我们提出的微观工作机制。

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