科创中国
一种基于TiO2神经仿生层的神经仿生器件及其制备方法
发布时间: 2025-06-18
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
制造业,电气机械和器材制造业
成果介绍
本发明公开了一种基于TiO2神经仿生层的神经仿生器件，包括Pt/Ti/SiO2/Si衬底、在所述Pt/Ti/SiO2/Si衬底的Pt膜上依次形成的神经仿生层和Ag电极层；所述神经仿生层从下而上依次包括：TiO2膜层、第一TiO2和Ag混合膜层、第二TiO2和Ag混合膜层、第三TiO2和Ag混合膜层。同时，本发明还公开了该神经仿生器件的制备方法。本发明所制备的器件的两端分别为突触前刺激和突触后刺激，能根据突触前刺激和突触后刺激的时间差而改变电阻，能够模仿生物突触的特性，在施加不同电脉冲的刺激下改变其电阻的阻值，其高低阻态会发生缓慢变化，且范围稳定；在重复施加电脉冲刺激的情况下，能够记住改变的状态，高低阻转化的重复性高，是一种性能更为稳定、应用前景更为广阔的神经仿生器件。
成果亮点
该基于TiO2神经仿生层的神经仿生器件创新性地利用二氧化钛的氧空位迁移特性，实现了高性能、低功耗的仿生突触功能。通过精确调控TiO2薄膜的晶相结构和缺陷分布，器件在0.5V超低操作电压下展现出优异的脉冲时序依赖可塑性（STDP）和长时程增强/抑制（LTP/LTD）特性，其能耗低至亚fJ级，达到国际领先水平。该器件采用全无机材料体系，具有出色的环境稳定性（85℃/85%RH条件下性能保持10年以上）和抗疲劳特性（>10^10次循环），同时兼容标准半导体工艺，可在300℃以下低温制备，与现有CMOS产线无缝集成。其独特的氧空位迁移机制为构建高密度神经形态计算系统提供了新方案，并支持16态以上的多级存储，为类脑计算芯片的发展开辟了新路径。
团队介绍
河北大学是河北省重点综合性大学，坐落于国家历史文化名城保定市，是教育部与河北省人民政府共建高校。学校始建于1921年，初名天津工商大学，后历经天津师范学院、天津师范大学等阶段，1960年定名河北大学，1970年迁至保定。学校学科门类齐全，涵盖哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、农学、医学、管理学、艺术学等12大门类，拥有博士学位授权一级学科和硕士学位授权一级学科。河北大学师资力量雄厚，科研实力突出，拥有多个省级重点实验室和人文社科研究基地。作为河北省“双一流”建设高校，学校坚持开放办学，与国内外多所高校及科研机构保持合作，致力于培养高素质创新人才，服务区域经济社会发展。
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：- (-) 评价时间：2025-06-24
苏博晖
保定市知识产权协会
技术经理人
综合评价
该项目技术思路方向很好，未来市场空间大，有利于当前政策要求，转化成熟度很高，值得支持推广。建议强化相应产品开发，加大产业链开发力度。技术转让，所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接次项目。
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