日前，微电子科学与技术学院肖明副教授团队题为“Sulfur/oxygen vacancy synergistic engineering in MoS2-based neuromorphic devices”的研究论文被中科院一区Top期刊Nano Research录用，第一作者为2023级硕士研究生潘攀，通讯作者为肖明副教授。该研究得到了本论文得到了国家自然科学基金青年项目（C类）和海外博士后引才专项等支持。
内容摘要
二维材料，尤以二硫化钼（MoS2）等过渡金属硫族化合物为代表，因其电子特性具备高度可调性，在神经形态计算领域展现出巨大应用前景。然而，硫空位、氧空位及其他面内缺陷等结构缺陷在器件工作机制中所起的作用仍尚不明确，严重制约了器件性能优化与集成应用潜力。本文基于上述缺陷的竞争-协同作用模型，调控 MoS2基神经形态器件的阻变行为模式，实现了由导电丝型非易失阻变，向界面主导型易失阻变及混合阻变机制的转变。其中，界面型器件拥有优异的循环耐受性（>105次脉冲），突触权重调制范围可达103次脉冲以上，在神经网络计算中极具应用价值；混合型器件可实现稳定多阻态特性，各阻态波动低至 10-4量级，在多值存储领域潜力突出。阻变机制转变的核心的是，缺陷工程调控改变了MoS2内部缺陷相对浓度，使主导输运缺陷从硫空位向氧空位切换，进而调控器件内部电荷输运特性。
此外，本研究将易失性与非易失性 MoS2 器件集成于脉冲响应模型电路，可模拟神经元信号传输中的不应期、侧抑制等多种发放模式与自适应阈值调控行为。该工作建立了缺陷工程调控策略，为高性能神经形态器件与存储器件设计提供新思路，也为复杂神经网络的同质集成应用奠定了基础。该研究提出的硫氧空位协同调控机理，不仅厘清了MoS2基器件阻变行为的内在规律、提供了高效的性能调制思路，还可推广至其他易氧化的过渡金属硫族化合物（硫化物、硒化物、碲化物等）及相关纳米材料，有力推动各类材料在神经形态计算中的同质集成与实际落地，为高性能神经形态器件与存储器件设计奠定基础。
文章信息
Pan P, Ou R, Fan X, et al. Sulfur/oxygen vacancy synergistic engineering in MoS2-based neuromorphic devices. Nano Research, 2026,
通讯作者简介
肖明，中山大学微电子科学与技术学院副教授，硕士生导师，中山大学百人计划。博士毕业于加拿大滑铁卢大学，先后在滑铁卢大学和剑桥大学从事博士后研究，分别师从加拿大工程院院士、加拿大皇家科学院院士Norman Y. Zhou教授和英国皇家工学院院士、美国艺术与科学院院士Judith MacManus-Driscoll教授。2023年1月加入中山大学微电子科学与技术学院，入选首届教育部海外博士后引才专项和广东省重大人才工程青年项目。主持国家自然青年科学基金项目（C类）、广东省基础与应用基础研究基金项目等科研项目。主要从事新型存储器器件与人工智能应用、新型传感器器件、微纳材料连接与器件、电子元器件与先进封装可靠性等相关领域的研究，以第一作者/通讯作者在Advanced Materials、Advanced Functional Materials、International Materials Review、Nano Today、Matter等发表文章16篇，授权国际专利一项。欢迎感兴趣的同学加入该团队开展相关研究！
