在科技飛速發展的當下，隨著摩爾定律的逐漸逼近極限，馮?諾依曼架構的瓶頸愈發凸顯，如何構建高速、低功耗的存算一體化系統，成為光學與電子領域亟待攻克的關鍵難題。就在近日，一項振奮人心的科研成果橫空出世 —— 全球首款全光譜可編程光控憶阻器成功誕生。這一創新突破源自沙特阿卜杜拉國王科技大學張西祥教授團隊與浙江大學薛飛教授團隊的緊密攜手、聯合攻關，相關研究成果更是榮登全球頂級期刊《Nature Nanotechnology》，為神經形態計算領域開啟了全新的發展篇章。

突破傳統限制，開辟全光譜響應新路徑

長久以來，傳統光控憶阻器一直飽受光譜限制的困擾，其響應范圍極為狹窄，極大地束縛了相關技術的進一步拓展與應用。而此次全新推出的全光譜可編程光控憶阻器，宛如一把利劍，成功斬斷了這一枷鎖。該憶阻器巧妙采用氮化硼（hBN）和硅（Si）異質結構，實現了從紫外至近紅外波段（375 - 1064nm）的全光譜響應。這一突破性進展堪稱意義非凡，相較于現有技術，其波長響應范圍大幅拓寬了 400% ，猶如為未來光學神經形態計算的前行之路點亮了一盞明燈，奠定了極為堅實的基礎。從此，光控憶阻器不再局限于特定波長的 “小天地”，而是能夠在更廣闊的光譜范圍內大顯身手，為諸多復雜場景下的應用提供了無限可能。

三態靈活切換，模擬生物記憶功能

這款光控憶阻器的卓越之處不僅體現在光譜響應上，其在功能模式方面同樣取得了重大突破，具備了極為獨特的三態可切換光控記憶功能。當處于低功率激光照射時，器件能夠迅速激活瞬態記憶，宛如模擬生物神經元的短期記憶一般，對信息進行短暫留存與快速處理；而當切換至高功率激光時，又能瞬間形成長期穩定記憶，將重要信息牢牢鎖定，實現信息的永久存儲。更為驚艷的是，僅需單波長激光，即可輕松完成模式重構，賦予了設備無與倫比的靈活性和適應性。這一特性使得該憶阻器在不同應用場景下都能游刃有余，無論是需要快速處理海量臨時數據，還是對關鍵信息進行長期可靠保存，它都能完美勝任，宛如一個具備智慧的 “記憶大師”。

極端環境驗證，展現卓越穩定性

在實際應用中，器件的穩定性與可靠性至關重要，尤其是在一些極端環境下。而這款全光譜可編程光控憶阻器在這方面堪稱表現卓越。實驗數據顯示，它能夠在高達 300℃的高溫環境下連續運行 106 次，期間性能始終保持穩定，毫無衰減跡象；同時，其數據保持時間超過 40,000 秒，展現出了強大的抗干擾能力和數據存儲持久性。此外，該憶阻器還支持 4 英寸晶圓級均勻制備，且器件尺寸能夠精確控制至 500nm ，這為其大規模生產與應用提供了堅實保障，意味著未來能夠以更低的成本、更高的效率實現量產，加速相關技術在各個領域的普及。

從技術創新角度深入剖析，此次合作成果具有多重關鍵創新點。在材料制備方面，團隊創新性地運用 250℃低溫等離子體沉積技術，成功在 4 英寸硅基板上制備出均勻且質量上乘的氮化硼薄膜。這一工藝革新意義重大，不僅突破了傳統高溫工藝的重重限制，還實現了與現有半導體生產線工藝的無縫兼容，為后續大規模產業化生產鋪平了道路。在工作機制研究上，團隊首次從量子層面深入揭示了其光控記憶模式調控機制，發現氫離子與光電子的協同作用能夠大幅降低質子遷移能壘（較常規材料降低 67%），這一理論突破為進一步優化器件性能提供了堅實的理論依據，讓后續的研發工作有了更為明確的方向。

展望未來，隨著這款全光譜可編程光控憶阻器技術的不斷成熟與完善，其應用前景將無比廣闊。在智能視覺領域，它有望助力實現光傳感、數據存儲與實時處理的高度集成，推動仿生視覺芯片的研發邁向新高度，讓機器視覺更加接近甚至超越人類視覺水平，為自動駕駛、智能監控、機器人視覺等眾多場景帶來革命性變革。在邊緣計算領域，憑借其高效的存算一體化特性，能夠極大地提升設備在本地處理數據的能力，減少數據傳輸延遲，提高系統響應速度，為物聯網設備、移動終端等提供更強大的計算支持。可以預見，在不久的將來，這款凝聚著科研團隊智慧與心血的創新器件，將如同星星之火，在諸多領域引發燎原之勢，為推動科技進步與社會發展注入強大動力。

審核編輯 黃宇