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新闻公告

周鹏教授、王欣然教授项目组在二维神经形态器件上取得重要进展

发布日期:2018-12-06 浏览量:

随着人工智能大数据时代的到来,具有高效能量利用,大规模并行性,灵活自适应能力和高密度信息传输处理能力的脑启发式神经形态/类脑计算可以实现前所未有的技术突破。从根本上克服了Carver Mead提出的冯诺依曼架构系统的瓶颈。近日,十大网赌网址周鹏教授和南京大学电子科学与工程学院王新然教授进行了研究合作,利用无机二维层状MoS2和有机二者构建有机 - 无机二维杂化非均质性。 - 层状PTCDA薄膜。结系统是世界上第一次实现基于全二维材料,有机 - 无机杂化,光电双调制,超高性能和时间鲁棒性的人工突触单元,实现神经形态网络,类脑计算和硬件硬件。相关技术领域的应用开辟了一条全新的道路。相关成果以《具有高效光电双调制和多功能性的MoS2/PTCDA杂化异质结突触》(A MoS2/PTCDA hybrid heterojunction synapse with efficient photoelectric dual modulation and versatility)为题发表在《先进材料》(Advanced Materials)杂志。

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突触是人脑中信息处理和记忆的基本单元。利用新材料和新框架开发新的人工电子/光电器件来模拟突触可塑性,对神经形态网络硬件的实现和神经形态脑计算的发展具有重要意义。通常,人工突触可以通过电刺激来调节,并且光学调制可以弥合视觉系统和脑功能之间的差距。然而,对目前的人造突触器件而言,在单一器件中结合高效的电学和光学调制仍然是多功能神经形态计算中的一个重要挑战。因此,寻找新材料,设计新结构体系来实现神经形态网络硬件单元高效的光电双调制和多功能性成为一项迫切的任务。

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二维过渡金属硫属元素化物(2D TMDC)被​​业界认为可用于未来的储存和神经,因为它们的原子厚度,没有悬空键的清洁表面,特殊的物理性质,超高的集成密度和极低的能耗。形态/脑计算技术的重要候选者。同时,由于低成本加工,机械柔韧性和生物相容性,有机生物电子学已引起人们对神经学应用的极大兴趣。研究了吲哚-3,4,9,10-四羧酸二酐(PTCDA)等二维有机材料,不仅因为它们独特的光电性能,而且因为它们与大多数无机二维材料具有优异的相容性。越来越多的人关注。

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这项工作选择MoS2和PTCDA有机 - 无机杂化异质结作为人工突触单元,模拟生物突触的一系列功能特征。测试结果显示这种基于全二维有机无机材料的异质结能够实现高效的光电双调控,超高性能及多功能性。最后,通过二维无机和有机半导体的仔细频带排列,以及基于异质结界面的电子迁移的工作机理,解释了超高光电双调节的物理机制和器件结构的性能。系统进一步揭示。 :通过异质结界面处载流子的转移在单个器件上同时实现稳健的电学和光学调制,且具备优异的性能。


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基于二维有机无机杂化异质结神经突触优异的电学多功能性


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基于二维有机无机杂化异质结神经突触卓越的光学调制及高性能


十大网赌网址博士生王水源,博士生陈春生。南京大学电子科学与工程学院的学生是该论文的第一作者。十大网赌网址周鹏教授,南京大学电子与工程学院王新然教授。该论文的共同作者。这项研究工作不仅展示了全二维有机无机层状材料杂化异质结构在神经形态计算网络领域中的巨大应用前景,对未来神经形态网络和类脑计算硬件单元的设计与研究有着重要的指导意义;同时也指出,因为二维有机无机杂化异质结构可以结合有机无机二维材料的优异性质,也给人们提供了一种解决其它领域电子器件技术挑战的可能的通用途径。该研究得到了国家自然科学基金和国家重点研究发展计划的支持。

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论文链接:https://doi.org/10.1002/adma.201806227