【摘 要】
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忆阻器的电阻能够被外加电学信号调控,具有器件结构简单、运行速度快、擦写功耗低等优势,在信息存储、逻辑运算、突触仿生等领域展示出应用潜力。相比于电信号,光信号具有带宽高、速度快、无串扰等优势。近年来,将光信号作为忆阻器电阻调制的手段,发展光电耦合忆阻功能受到研究人员的广泛关注,例如光电逻辑运算、人脑视觉仿生、模拟光遗传学等。在各种光电忆阻材料中,氧化石墨烯（GO）具有独特的光电特性,其内部氧离子迁移
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忆阻器的电阻能够被外加电学信号调控,具有器件结构简单、运行速度快、擦写功耗低等优势,在信息存储、逻辑运算、突触仿生等领域展示出应用潜力。相比于电信号,光信号具有带宽高、速度快、无串扰等优势。近年来,将光信号作为忆阻器电阻调制的手段,发展光电耦合忆阻功能受到研究人员的广泛关注,例如光电逻辑运算、人脑视觉仿生、模拟光遗传学等。在各种光电忆阻材料中,氧化石墨烯（GO）具有独特的光电特性,其内部氧离子迁移能够诱导碳sp2与sp3杂化态可逆转变,实现材料/器件电学特性调控。本论文分别将二氧化钛（TiO2）和含氮碳量子点（NCQDs）这两种具有光催化功能的材料与GO复合,将光还原效应与电致氧化还原效应结合,发展了具有数字型和模拟型阻变特性的复合光电忆阻材料与器件。研究了两种材料的光电耦合运行机制,实现了器件忆阻性能的优化提升。基于两种复合光电忆阻器件,发展了突触功能仿生、视觉系统模拟、光电逻辑运算等多种功能,具体工作内容如下:1.利用TiO2和GO构造了具有数字型阻变特性的复合忆阻材料与器件（Al/TiO2-GO/ITO）,通过一系列表征研究了TiO2-GO复合薄膜的光还原机理。研究了TiO2浓度对器件辐照前后阻变行为的影响,获得了具有稳定的数字型阻变行为的最优化浓度。研究利用紫外光辐照消除器件初始化过程,提升器件阻变稳定性。通过调控紫外光强度和辐照时间来调控薄膜内部sp2团簇的尺寸和占比,模拟了图像信息感知和记忆功能。最后,研究了弯折对器件阻变性能以及光电忆阻特性影响。2.利用NCQDs和GO构造了具有模拟型阻变特性的复合忆阻材料与器件（Al/NCQDs-GO/ITO）。基于器件的模拟型阻变行为（A-RS）,模拟了包括经验依赖突触可塑性、兴奋性突触后电流（EPSC）以及双脉冲易化（PPF）等多种突触功能。进一步,我们通过调控紫外光强度和辐照时间来调控薄膜内部sp2团簇的尺寸和占比,从而灵活调控器件的初始态,并发展光电协同调控,实现了器件光开启电关闭功能。发展光电混合逻辑运算,实现了十进制运算法则的加法交换律和乘法交换律。
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