在传统的冯诺依曼体系中，分离的存储单元和处理单元会导致高能耗和低传输速度。而忆阻器的电阻能够通过持续的脉冲电压或电流输入来调节，可以模拟人脑中的突触行为，同时实现存储与处理信息。因此，基于忆阻器的突触器件能够打破冯诺依曼瓶颈，在人工神经网络中有巨大的应用前景。

但是在图像识别和人工视觉系统的应用中，这些突触器件并不能直接响应光信息，而需要独立的传感器将光信号转化为电信号后，再对电信号进行处理。这导致器件的效率降低，并且产生多余的能耗。因此，设计一种能同时传感、存储和处理光信息的单元将具有重要的意义。

电子科技大学彭波教授课题组研究展示了一种基于二维异质结构的光控阻变存储器（optoelectronic resistive random access memory，ORRAM）。该器件不仅能实现同时对光信息的探测与存储，而且表现出了光可调控的生物突触行为。通常，光照时间不会影响传统的光电探测器的电导，而光控阻变存储器则可以表现出光控可调并且随时间变化的塑性（图1）。在0.5V的偏压下，器件能通过脉冲光进行写入，以其电阻值作为读出（图2）。进一步的研究表明，器件突触行为的强度会随着外界环境刺激（偏压、光强）而发生变化。该研究展示了二维异质结构在低功耗人工视觉与神经网络中巨大的应用前景。

图2.（左）常规商用Si光电探测器（蓝色）和本文ORRAM突触设备（红色）的输出电流对照明时间的依赖性。（右）ORRAM器件的非易失性光存储特性。637 nm、0.2 mW / cm2的激光脉冲用于写入；施加0.5 V偏压进行读取。脉冲宽度为3 s。

Non-volatile optical memory in vertical van der Waals heterostructures

Siyu Zhou, Bo Peng

J. Semicond. 2020, 41(7): 072906

doi: 10.1088/1674-4926/41/7/072906

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