来自复旦大学“生命健康"领域最新的科研进展。面向世界科技前沿，践行行业使命感，助力基础研究，推广科技成果。服务行业，造福社会！
类神经形态器件可以在数据的存储位置对信息进行处理，大大减少了存储单元和处理单元间数据传输的需要，从而大幅提高速度和能源效率。在同一架构内实现人工神经元和突触功能，将为大规模神经形态计算提供一条有潜力的途径。氧化铪基铁电薄膜具有优异的CMOS工艺兼容性和厚度可微缩特性，基于铪基铁电薄膜的纳米电子器件也具有低功耗和高速度等优势，在非易失存储和神经形态计算等领域有着极大的应用潜力。
研究发现，锆掺杂氧化铪(Hf1-xZrxO2)材料表现出从铁电到反铁电极化行为的转变，并展现出独特的逐步极化翻转和本征去极化特性，使其成为模拟脉冲神经元的理想选择。通过功函数工程引入内建偏压有效解决零偏置下净剩余极化不足的问题，同时在耐久性和高密度三维集成方面表现出诸多优势，为下一代神经形态计算提供了一种新的实现路径。
近期，复旦大学微电子学院教授陈琳，于期刊Nano Letters发表题为“Novel Two-Terminal Synapse/Neuron Based on an Antiferroelectric Hafnium Zirconium Oxide Device for Neuromorphic Computing”的论文。该研究报道了一种新型反铁电铪锆氧基人工神经元/突触器件。
该研究采用与CMOS工艺兼容的新兴反铁电纳米材料研制了一种新原理人工突触/神经元器件。基于对称电极配置研究了不同脉冲刺激下的积分-放电-漏电(LIF)神经元行为特性，显示出1.36 fJ/spike的低发射能耗。
图1. 用于类脑计算的功函数调控策略示意图
通过引入非对称电极形成偏置电场，极化滞回特性发生偏移，形成两个可辨别的极化/电阻状态。成功实现了包括成对脉冲促进(PPF)和长期增强/抑制 (LTP/LTD)在内的突触行为，功耗低至245 aJ/spike。基于构建的人工神经网络 (ANN)系统成功展示了手写数字识别能力，识别率高于90%。
图2. 该研究的图文概述
综上，反铁电器件具有小极化电流和比铁电器件更快的极化响应，其作为神经形态基础器件具有低功耗、快速响应的潜力，为人工智能应用所需的大规模神经形态计算提供了一条新途径。
复旦大学微电子学院教授陈琳、山东大学集成电路学院研究员王天宇为通讯作者，课题组博士生徐康力为论文第一作者。
注：文中插图源于 Nano Letters
原文链接：
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c02142
来 源 复旦大学微电子学院
近期活动
● 脂代谢与流产！Cell系列｜复旦杜美蓉/李彦虹/李大金：揭示CD36介导蜕膜基质细胞与巨噬细胞脂质交流在早期妊娠失败中的关键机制
● 全球最大规模真实世界研究！Lancet子刊｜复旦大学王宇/嵇庆海：发布低危甲状腺乳头状癌术后TSH抑制治疗大规模真实世界研究
● 人卵退化与女性不孕！PNAS｜复旦大学王磊/桑庆/张治华：发现线粒体呼吸链蛋白COX15缺陷诱导铁死亡导致人卵退化
● 揭示“说梦话”隐藏的健康秘密！JAHA｜复旦大学高翔：合作开展世界上首个关于梦话的队列研究
● 肿瘤靶向治疗新策略！Adv Sci｜复旦大学周祥：合作揭示通过工程化外泌体诱导肿瘤细胞核仁应激的分子机制与策略
● 治疗新思路！Cell Discovery｜复旦大学王纲：揭示转录中介体MED23亚基在髓鞘发育和再生中的关键作用及其机制
● 系统阐述-全面总结！TEM｜复旦大学赵同金/李蓬：综述组织细胞特异性的脂肪酸吸收是一个精细调节的多层次过程
● AI x RNA！Mol Cell｜复旦大学杨力：合作发表观点文章，讨论RNA功能研究面临的挑战
● 肥胖治疗新靶点！Nature系列｜复旦大学郭非凡：揭示中枢氨基酸转运体在调控年龄依赖性肥胖中的作用与机制
● 失眠大数据研究结果！SMR｜复旦大学黄志力/王毅群：梳理环境中理化因素调控睡眠觉醒的复杂效应及机制
关于光华
“复旦大学光华生命健康校友会”是复旦大学校友总会正式注册成立的分支机构，是跨学科、跨界别、跨地域，覆盖生命健康领域的公益性行业校友组织。
校友会以推动中国生命健康领域的“科技创新”，提升人类健康为使命，以促进“产学研医用”的融合创新与资源整合为目标，以加强母校与校友联动，增进校友互助协作，发掘科技创新成果，助力母校发展、助力校友成功、助力行业进步、造福社会大众为为宗旨。
校友会立足上海、辐射全国，会员以复旦大学生命科学、医学、药学、附属医院校友为基础，同时覆盖化学、材料、信息、大数据、金融、管理等多学科泛生命健康相关院系，涵盖产业、学术、科研、医疗、政府、资本等“产学研医政资”的优秀校友。
