单晶体管实现“存算一体”，支撑类脑计算

随着人工智能越来越多地部署在边缘设备上，研究人员正在探索能够同时集成存储与信息处理功能的电子器件。忆阻器件与突触器件受到广泛关注，这类器件的电导可以留存历史输入信息，为类脑计算提供物理基础。

可靠、可规模化的神经形态计算，需要具备可确定模拟调谐能力的忆阻器件。垂直结构可以实现很高的集成密度，但平面结构对兼容CMOS工艺的忆阻晶体管平台至关重要，这类器件依靠横向电荷输运工作。不过，目前大量报道的忆阻器件，其阻变效应主要由电极间的成核或导电细丝导通机制主导，限制了模拟调谐能力、重复性与可扩展性

由东京大学Daisuke Kiriya牵头、Durgadevi Elamaran及同事组成的研究团队，研究了一种调控二维半导体器件存储特性的新方案。研究人员没有在整个沟道中引入阻变材料，而是采用溶液法AuCl₃ 处理，对平面MoS₂ 忆阻晶体管的电学接触区进行选择性改性。该论文发表于《ACS Nano》期刊。

接触界面决定存储特性

接触改性会改变金属电极与MoS₂ 交界处的电子环境。测试结果表明，界面处的电荷俘获与脱俘获效应，会动态改变控制载流子注入的有效肖特基势垒高度。依靠这种界面机制，器件可以实现平缓的双极阻变，同时MoS₂ 本体沟道基本不受影响。

变温电学测试结果证明，器件输运机制受接触区限制。原始器件的有效肖特基势垒高度约为40.8 meV，经AuCl₃ 处理后提升至约196 meV。研究人员利用拉曼光谱、XPS和AFM表征了改性界面对应的材料与化学变化。

电脉冲激励产生突触响应

研究团队进一步验证：这种由接触界面调控的动态特性，能否复现生物突触的功能。

在漏极电压脉冲激励下，器件表现出渐进式长时程增强与长时程抑制、脉冲幅值依赖可塑性，以及时序依赖电导变化。成对脉冲响应同时包含快慢两种时间分量，对应界面上至少两种不同特征的电荷弛豫过程。

单器件实现心跳信号处理

为验证面向时序信息的应用潜力，团队将这款MoS₂ 器件作为物理储备池，用于心电信号处理。实验没有搭建物理器件阵列，而是仅使用单个忆阻晶体管，通过时分复用模拟出10个虚拟节点。研究采用MIT-BIH心律失常数据库中的23818段心跳信号，其中19053段用于训练，4765段用于测试。

在区分正常心跳与室性异位心跳任务中，储备池计算的受试者工作特征曲线下面积达到0.965，整体分类准确率93.9%。研究人员强调，该实验只是概念验证：利用单颗经过接触改性器件的动态响应处理时序信号，并非一套临床诊断系统。

由于阻变机制仅局限在金属 - MoS₂ 界面，且该接触改性工艺可采用溶液法实现，能够和光刻器件制造流程兼容，这项工作为研制可独立寻址的平面人工突触器件提供了新思路。后续还需要开展更多工作，评估器件的大规模集成能力、长期可靠性以及工艺适配性。