锆钛酸铅（PZT）——类似于人脑记忆的工作方式

材料牛注：大脑的记忆功能是很强大的，要是我们使用的材料也能拥有类似于大脑记忆的工作方式，那么我们的电脑计算性能是不是要快很多呢？Twente大学的研究人员们就研究出了一种类似于人脑记忆的铁电材料。

大脑的工作不像计算机依靠存储0和1进行记忆，由于内存状态变化更大，因此可以消耗很少的能量的情况下计算速度更快。Twente大学的科学家们现在开发出了一种使用类似大脑中突触和神经元的记忆方式进行记忆的铁电材料，从而实现多态记忆。他们的研究结果发表在Advanced Functional Materials上。

锆钛酸铅（PZT）具有三明治结构，具有很有吸引人的性质，它是这种材料的基本组件。其中的一种性质便是铁电性：可以将其变到所需状态，电场消失后状态仍能保持稳定。还有极化：可以导致拥有永久性的快速记忆功能。结合处理器芯片，电脑运行速度就快得多了。科学家在压电陶瓷添加一层只有25纳米厚的氧化锌，他们发现，从一个状态转换到另一个状态发生了从“0”到“1”的转变，反过来也是一样的。这样就可能不用晶体管就能实现小区域的控制。

通过在小区域里使用不同的写入时间，具有不同状态的结果可以利用0和1存储。这种方式类似于大脑突触和神经细胞衡量信号的重要性。耦合晶体管多态记忆能大大提高模式识别的速度。例如：我们的大脑执行这种任务需要消耗的能量仅占计算机的小部分。由图得知，和现在的处理器速度相比，这种材料的写入时间似乎较长，但是它可能创建许多并行的记忆。现在许多软件已经能够模仿大脑的功能，例如neurale networks。但是在这种情况下传统的数字硬件的相似模仿能力非常受限。寻找新材料是发展类人脑记忆的电子硬件的第一步。接下来人们需要做的事寻找把PZT与半导体结合起来的解决办法，甚至寻找新的半导体。

Twente大学的无机半导体小组已经完成了这项研究，他们还发现了PZT的其他性能，比如压电行为：有电压时材料可以膨胀，反过来，按它也可以产生电压。

原文链接：Scientists develop brain-inspired memory material.

文献链接：Multistability in Bistable Ferroelectric Materials toward Adaptive Applications

本文由编辑部杨志涛提供素材，陈露编译，点我加入材料人编辑部。