近期，华东师范大学极化材料与器件教育部重点实验室向平华教授团队，成功基于高通量制备的钛酸钡（BaTiO3，BTO）厚度梯度薄膜，开发出具有自适应电导补偿功能的高性能铁电忆阻器。该器件可在单一薄膜上实现电阻器、FTJ与FD三种基本电子组件的集成，显著提升手写数字识别准确率，且在高斯噪声干扰下仍保持高容错性。该研究不仅为氧化物薄膜的高通量制备与表征提供了实用方法，也为多态忆阻器集成及高性能神经形态电子器件设计提供了重要指导，在非易失性存储、逻辑处理与类脑计算领域具有广阔应用前景。

相关研究成果以“Adaptive ferroelectric memristors with high-throughput BaTiO3 thin films for neuromorphic computing”为题，发表于国际权威期刊《Materials Horizons》（Mater. Horiz., 2025,12, 6928-6937），并在全国研究生电子设计竞赛上海赛区荣获一等奖和在中日铁电会议上获得最佳墙报奖。

华东师范大学为论文第一完成单位，蒋亚飞硕士研究生为论文的第一作者，向平华教授为通讯作者。合作者还包括华东师范大学极化材料与器件教育部重点实验室的段纯刚教授、钟妮教授、陈斌斌研究员、王亚琼副研究员、关赵副研究员。研究工作获国家重点研发计划、国家自然科学基金等资助，并得到了极化材料与器件教育部重点实验室、上海类脑智能材料与器件研究中心和华东师范大学公共创新服务平台微纳加工中心的支持。

图文导读

图1. 厚度梯度BTO薄膜的制备与微观结构

（a）高通量沉积法制备梯度BTO薄膜的流程；（b）基于梯度BTO薄膜的铁电忆阻器器件示意图，沿BTO厚度增加方向（5mm×10mm薄膜）每1mm标记为“A-I”，器件均匀分为24组；（c）梯度BTO薄膜A、C、E、G、I位置的表面形貌图；（d）不同位置梯度BTO薄膜的XRD 2θ-θ扫描图；（e）不同位置梯度BTO薄膜在（-103）衍射附近的倒易空间映射（RSM）图

图2. FTJ器件的突触特性表征

（a）细胞突触示意图；（b）FTJ器件典型R-V滞后回线；（c）FTJ在不同脉冲宽度下的阻态切换；（d）连续正负脉冲下的电导变化；（e）LTP/LTD电导状态（0.3V读出）；（f）典型非对称Hebbian学习规则的STDP特性；（g-h）不同脉冲电压下PPF指数与脉冲间隔的关系；（i）非对称anti-Hebbian学习规则的STDP特性

图3. 自适应补偿FTJ突触的神经形态计算性能

（a）实现反向传播算法的神经网络设计；（b）忆阻器交叉阵列示意图（含FTJ、FD与电阻器集成）；（c）FTJ突触器件及FD+R补偿后的归一化非线性电导-脉冲曲线；（d）FTJ突触、FD+R自适应补偿FTJ突触与理想器件的训练准确率；（e）不同噪声水平下两种器件的识别率变化

附论文链接：
https://doi.org/10.1039/D5MH00526D