在传统冯·诺依曼计算机中，存储器和处理器分立存在，两者在数据交换的过程中严重限制了计算机的实际运行速度，该现象被称为“冯·诺依曼瓶颈”。而发展新型“存算一体化”光电器件，对突破“冯·诺依曼瓶颈”和构建高效能计算机具有十分重要的意义。
近年来，中国科学院磁性材料与器件重点实验室(中科院宁波材料所)李润伟研究团队围绕新型“存算一体化”光电器件开展了系列研究工作。首先，选用光敏半导体构建出的异质结，发现其具有电场可擦除的持续光电导效应。同时，利用该效应对光脉冲频率、强度和数目的高灵敏特性，在单一器件实现了光信息解码、计数与存储功能的集成。
日前，团队的高双副研究员等人进一步简化器件结构，选用高功函数的透明导电氧化物ITO和表面缺陷态丰富的半导体氧化物Nb:SrTiO3，构建了ITO/Nb:SrTiO3全氧化物肖特基异质结。在脉冲光激励下，该异质结对响应结果具有神经形态处理特性，表现出神经突触的双峰易化、短/长时程记忆、经验式学习行为等特性。另外，将光和电分别作为激励和调制信号，很好地实现了兴趣等因素调制的人类视觉记忆功能模拟。
值得一提的是，该研究成果近日发表在ACS Nano期刊上，并申请国家发明专利1项，相关结果为构建智能光电芯片和发展高效能计算机提供了材料和技术储备。另外，上述工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、宁波市科技创新团队以及宁波市自然科学基金等项目资助。
通讯员 高晓静 本报记者 付曦地
