传统基于冯诺依曼架构的电子器件，由于其存储器与逻辑器分离，使得存储器与运算器之间的数据传输成为影响系统性能的瓶颈，大大限制了计算机的性能。因此开发新型电子器件，将存储与逻辑运算集于同一器件单元，是未来发展高性能计算机亟待解决的问题。近些年已经有大量的工作致力于研究存算一体架构的器件、体系和材料等，例如将逻辑运算应用于阻变存储器、相变存储器、磁阻式存储器和铁电存储器等新型存储器中，然而，在这一类存储器中，都是利用电流操纵实现逻辑运算，大大增加了器件的功耗。同时由于传统自旋电子学器件复杂的化学界面，大大降低了自旋注入与输运效率，导致无法有效的进行逻辑运算。
我院教师江凤仙副教授与合作者利用脉冲激光沉积技术在SrTiO3基片上外延生长了强关联复杂氧化物La0.85Ca0.15MnO3(LCMO)薄膜，通过微纳加工技术，在薄膜样品中制备了不同宽度纳米线，并在纳米线两侧制备了N(N≥3)对侧栅电极。通过纯电压操控，不仅实现了三比特存储，同时也实现了布尔逻辑“非”、“与非”和“或非”操作，不仅大大降低了能耗，同时还将存储和逻辑运算集于同一器件。在此研究体系中，还有望通过施加脉冲电压，通过脉冲累计效应，实现加减法、因式分解等复杂的逻辑运算，从而为实现非冯诺依曼架构的计算机体系提供切实可行的路径。相关研究成果发表于Adv. Electron. Mater., 5, 1900020 (2019)。
基于LCMO纳米线器件的多态存储和“非”逻辑运算示意图
