忆阻器被视为下一代颠覆性存储器技术，既具有高速、低功耗、易集成、结构简单、与CMOS工艺兼容等优势，能够满足下一代信息存储器的性能需求；又能够实现非易失性状态逻辑运算和类脑神经计算功能，在单个器件中融合数据存储与计算，可作为未来信息存储与计算融合的非冯·诺依曼计算体系架构的核心基础器件。

      忆阻器材料极其丰富，包含二元金属氧化物、钙钛矿型氧化物、硫系化合物半导体材料以及有机忆阻材料等。其中二元金属氧化物材料是研究最广泛的材料，以氧化钛（TiOx）、氧化坦（TaOx）、氧化铪（HfOx）以及氧化铝（AlOx）等材料为代表，其阻变行为主要依赖氧化物中产生的氧空位导电丝通道的形成和断裂来完成。

     基于AlOx、HfOx、TaOx和TiOx等二元金属氧化物材料的忆阻器具有高可扩展性、相对较低的能耗、3D阵列堆栈设计以及与CMOS工艺兼容等优点。但是器件的实际应用还面临着一些挑战，例如，器件中氧空位细丝的生长和断裂发生在最薄弱的位置，而由于该位置的不确定会导致导电细丝的随机形成和断裂。另外，由于金属氧化物薄膜中存在一定量的不均匀分布的本征缺陷，而导致氧空位分布不均匀。在I-V循环过程中，器件在Reset时导电丝的断裂不彻底，导致器件高阻态的阻值不均匀，影响器件的循环稳定性和阵列中不同器件的一致性。除了一些基于Ag等金属导电丝忆阻器可以直接观察导电丝之外，绝大部分如 TaOx、HfOx等二元氧化物导电丝忆阻器的氧空位通道无法被直接观测到，不利于进一步研究忆阻器的阻变机制。此外，传统导电丝型氧化物忆阻器的阻变切换具有突变特征，难以得到较为连续的电阻值，从而给这类忆阻器在人工神经网络领域的应用带来了挑战。

       我们主要研究SrFeOx拓扑相变忆阻材料，SFO通过得失一部分氧原子在SrFeO_2.5钙铁石相（BM-SFO）和SrFeO₃钙钛矿相（PV-SFO）之间进行可逆相变。除了晶体结构外，BM-SFO与PV-SFO在电子结构上也存在明显差异，其中BM-SFO具有约2 eV的带隙，电阻较高，而PV-SFO中为导电相。 可逆的拓扑相变导致的电子结构及导电性的显著变化使得SFO成为理想的忆阻器材料。

       目前围绕SrFeO_3-δ、SrCoO_3-δ、拓扑相变材料及其忆阻器件开展研究，在薄膜沉积、器件结构设计与制备、电学特性测试、微观表征、阻变机制阐释、功能仿真等方面积累了较为丰富的经验，制得低操作电压、高循环稳定性的垂直类超晶格结构的SrFeOx忆阻器件和操作极性可重复切换可用于高准确率数字图像识别任务的晶格条纹斜向生长的SrFeOx忆阻器件。近2年来在Appl Surf Sci、Ceram Inter等国际重要期刊发表学术论文4篇，授权/受理中国发明专利4项。