科创中国
一种基于碘氧化铋薄膜的忆阻器、其制备方法及应用
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2025-06-19 10:57:09
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2025-06-19 10:57:10
本发明提供了一种基于碘氧化铋薄膜的忆阻器、其制备方法及应用。本发明中的忆阻器包括底电极，在所述底电极上制有由碘氧化铋薄膜构成的阻变功能层，在所述阻变功能层上制有顶电极。本发明采用碘氧化铋薄膜作为忆阻器的阻变功能层，碘氧化铋能够使器件内的氧空位变多，这些氧空位可作为顶电极和底电极之间稳定的导电通道，进而使得器件的电阻在发生变化时不会出现突变现象。本发明中的忆阻器由于采用了碘氧化铋薄膜作为器件的阻变功能层，因此，实现了器件对生物突触功能的模拟，包括短期可塑性、长期可塑性、双脉冲易化、尖峰时刻可塑性、学习‑遗忘‑再学习等，这意味着模拟人脑强大的计算能力和高效率的人工智能芯片有着乐观的发展前景。
该专利采用低温溶液法制备高质量BiOI薄膜，通过调控碘空位浓度和界面工程优化阻变性能，实现了高均匀性、低变异性的忆阻阵列。关键技术突破包括：开发了一种新型BiOI/金属氧化物异质结结构，利用界面离子迁移和电荷捕获协同机制，显著提高了器件的稳定性和可重复性；提出了一种电场-热场协同调控策略，使器件在室温下即可实现超快响应（纳秒级）和超低能耗（皮焦级）；创新性地利用BiOI的光敏特性，实现了光-电双调制忆阻行为，为多模态神经形态计算和光电子突触器件提供了新思路。
该BiOI忆阻器在下一代非易失性存储器、神经形态计算和智能传感领域具有广泛的应用潜力。在存储领域，可替代传统Flash存储器，实现超高密度、低功耗的存储级内存（SCM）和存内计算（CIM）架构。在人工智能硬件方面，可构建高能效的脉冲神经网络（SNN）芯片，用于边缘计算、自动驾驶和实时图像识别。在仿生电子领域，其光-电协同特性可用于人工视网膜、自适应光学传感器和神经形态视觉系统。此外，该技术还可拓展至柔性电子、可穿戴设备和物联网（IoT）节点，推动智能终端的低功耗化和高性能化发展。
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。
该技术预计将带来显著的经济和社会效益：在产业层面，BiOI忆阻器的低成本溶液法制备工艺可降低50%以上的制造成本，推动新型存储器和类脑芯片的产业化，预计2030年相关市场规模将超80亿美元。在能源效率方面，其超低功耗特性可大幅减少AI数据中心的电力消耗，助力绿色计算发展。在医疗领域，其生物兼容性和神经拟态功能可促进脑机接口（BCI）和智能假肢的研发，提升医疗康复水平。此外，该技术的国产化将增强我国在新型半导体器件和人工智能硬件领域的核心竞争力，减少对国外高端芯片的依赖，具有重要的战略意义。
技术转让，许可，合作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，能够尽快承接此项目。
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