近日,学院赵金石教授团队在国际顶尖学术期刊《Chemical Engineering Journal》(影响因子约13.2,中科院工程技术大类1区Top期刊)发表了最新研究成果《Liquid-phase deposited 2D SnS-SnS₂composite films for memristor and synapse emulation》。该工作围绕新一代类脑计算器件的关键科学问题——如何在二维材料忆阻器中实现电荷传输与突触可塑性的协同调控,提出了全新的“相位工程+垂直取向结构”设计策略。

研究团队通过液相旋涂与顺序热还原的方法,成功在SnS₂基体中引入垂直取向的SnS纳米域,构建出具有复合相的二维功能薄膜。这一结构不仅显著提高了硫空位的形成与迁移效率,还有效降低了电阻切换的随机性。系统表征与导电机理分析表明,SnS的垂直嵌入为硫空位提供了连续迁移通道,实现了电子传输的快速响应与稳定调控,从而大幅改善器件的开关特性和能耗表现。在优化条件下,器件表现出低工作电压、高开关比、优异的数据保持与循环稳定性,并能模拟短时/长时可塑性及脉冲时序依赖可塑性等关键突触行为。在神经网络仿真任务中,该器件在手写数字识别上实现了约85%的准确率,显著优于对照器件。

这一研究首次从“相位构筑–缺陷通道–突触功能”三元关系角度阐明了二维硫族化合物忆阻器中电荷调控与类脑行为的耦合机制,为实现高性能、低能耗的神经形态计算硬件提供了新的思路。该成果展示了液相二维材料在规模化制备和功能拓展方面的独特优势,对推动人工智能与新型存储器件的交叉发展具有重要意义。