近日，我校许小红教授团队利用电压幅值调节CuInP₂S₆（CIPS）中离子导电和铁电极化反转，在单一器件中实现了非易失性数字型存储和人工突触模拟。研究成果以“Engineering Ferroelectric-/Ion-Modulated Conductance in 2D vdW CuInP₂S₆ for Non-Volatile Digital Memory and Artificial Synapse” 为题，在国际顶级期刊Advanced Functional Materials（SCI一区TOP，影响因子：19）上发表。博士研究生次文娟同学为论文第一作者，许小红教授和薛武红教授为论文共同通讯作者。该研究成果得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目的资助。

铁离子体具有铁电性和离子活性共存的特性，有利于执行复杂的人工智能任务。CIPS作为一种典型的二维（2D）铁离子材料，其Cu⁺位移能够诱导铁电性和离子导电性，能够被用于构建功能丰富的信息器件。基于此，该团队通过控制由铁电极化反转和Cu⁺长程迁移主导的导电模式，在Au/CIPS/Au简单的三明治结构器件中实现了数字型存储和突触模拟（图1）。在离子迁移模式下，器件展现出陡直的电阻开关行为，大的电流开关比（>10⁸）、长的保持时间（>2×10⁴ s）和多态存储特性；在铁电极序调制模式下，器件能够成功模拟突触的基本行为；在铁电极化和离子迁移的耦合下，成对脉冲促进、成对脉冲抑制以及抑制后增强等突触特性被模拟（图2）。这些结果表明，2D铁离子材料CIPS在高性能信息存储、处理和神经形态计算方面具有非常大的应用潜力。

图1. CIPS极化反转主导的突触可塑性模拟和离子迁移主导的非易失性数字型存储示意图

图2. CIPS的数字型存储和突触功能模拟

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202316360