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本研究では、SrTiO3およびTiO2単結晶中の酸素空孔の挙動場と素子構造の精密なデザインに基づき、生体系シナプスの高次機能を模倣する信号伝達相関型シナプス素子を創製し、その基本動作を実証した。貼り合せ原子接合によって形成した高配向2次元螺旋転位網を酸素空孔のドリフト場として機能させることで、高い安定性を持つ低／高抵抗状態と急峻な抵抗スイッチング特性を実現した。また、平面型4端子メムリスタ素子を開発し、修飾電界印加による酸素空孔分布を基に、素子抵抗を可塑的かつ可逆的に変化させることに成功した。これによって、多入力で信号伝達挙動を制御できる金属酸化物シナプス素子の実現への可能性が示された。
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