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山西师范大学、复旦大学 |
一体化光电神经器件研究获进展 |
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本报讯(记者李清波)山西师范大学教授许小红、副教授薛武红与复旦大学教授周鹏合作,设计出一种基于铁电p-n异质结的新型两端多功能突触器件,通过极化可重构的p-n结内置电场和光诱导铁电极化翻转,实现了生物突触的多种功能模拟。近日,研究成果发表于《先进功能材料》。
具有高效、高速和高度并行信息处理能力的类脑突触设备被认为是下一代学习、认知和数据存储的新方向。与电子突触器件相比,具有光学传感能力的光电类脑突触器具有高速度、低串扰、低功耗等优点,在模拟人类视觉感知、记忆和环境适应等方面具有重要意义。范德华铁电材料具有按需任意堆叠、无须考虑晶格匹配的独特优势,且极化可以被光照和电场有效调控,为构建超小尺寸的可编程光电突触器件奠定了基础。
基于此,该团队巧妙构建了具有II型能带排列的全范德华α-硒化铟/硒化锡铁电p-n异质结,利用电场及光照对铁电极化态协同编程,并对p-n结内建电场有效调制,在单一器件中实现了视觉突触的多种功能模拟。所模拟的突触功能包括超高的双脉冲易化指数、短突触可塑性、长突触可塑性和类视网膜光适应性等,以及与联想学习相关的巴甫洛夫狗实验。这项研究展现了双端铁电p-n异质结在下一代人工智能机器视觉中的巨大潜力,并为2D铁电突触器件研究提供了新视角。
相关论文信息:
https://doi.org/10.1002/adfm.202305822
《中国科学报》 (2023-09-25 第3版 综合)