北工大张永哲团队 | 一步法制备的MoS2突触晶体管

文摘   科技   2024-08-22 12:00   北京  


研究意义

具有类脑功能的神经形态器件如突触晶体管,因其低能耗、高集成性、多种功能和计算效率而受到了广泛的关注。然而,目前的突触晶体管往往结构复杂,制造步骤繁琐,不利于低成本的大规模集成,在制备工艺流程上容易出现各种问题导致良率的降低,因此对突触晶体管进行优化来减少工艺的复杂程度是很有必要的。

本文工作

 为了解决上述问题,本文提出了一种一步法制备的MoS2突触晶体管,该装置有着原始的晶体管构型,将工艺流程中的电极沉积过程与后处理的缺陷加工过程相结合,实现了工艺的简化。与具有相同构型的晶体管进行了对比,验证了通过磁控溅射法进行工艺优化实现人工突出装置的可信性。之后对简化后的人工突出晶体管进行了生物模拟,初步揭示了光电配位下的长期增强(LTP)和长期抑制(LTD)。在脉冲刺激下,实现了双脉冲易化(PPF)和短期记忆(STM)向长期记忆(LTM)的转化行为,以及学习-遗忘-再学习过程。此外,该装置在低至30°的入射光角下表现出强大的突触可塑性,并成功实现了经典的巴甫洛夫的狗条件反射模拟以及多视图提取应用。

本文的创新点如下:

(1) 设计了具有原始晶体管构型的人工突触装置。

(2) 将电极沉积过程与缺陷加工过程相结合,实现了工艺上的简化。


实验结果

本文所提出的一步法制备的MoS2突触晶体管通过与其他装置的对比进行了可行性验证,之后对其进行了各种生物学突出仿生模拟。
成功实现了光电协调下的长期增强(LTP)和长期抑制(LTD)。在脉冲刺激下,实现了双脉冲易化(PPF)和短期记忆(STM)向长期记忆(LTM)的转化行为,以及学习-遗忘-再学习过程。此外,该装置在低至30°的入射光角下表现出强大的突触可塑性,并成功实现了经典的巴甫洛夫的狗条件反射模拟以及多视图提取应用。


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