任天玲的團隊首先實現了塑料和可調節的石墨烯突觸裝置

任天玲的團隊首先實現了塑料和可調節的石墨烯突觸裝置


清華新聞網11月12日-11月4日，清華大學微電子係主任田玲教授在權威雜誌《納米技術領域的納米快報》上發表了一篇題為(wei) 具有可調節塑性的石墨烯動態突觸的在線研究論文。首次實現了一種基於(yu) 二維材料的突觸器件，利用石墨烯獨特的雙極性輸運特性，通過改變後柵極電壓來調整石墨烯的滯回曲線，首次實現了突觸器件的塑性。我畢業(ye) 於(yu) 微電子研究所，米文天碩士是本文的合著者。任天玲教授是這篇論文的傳(chuan) 播者。

圖1在神經係統中，突觸可塑性的表達強度是可變和可控的，這種動態塑性與(yu) 生物體(ti) 的複雜行為(wei) 密切相關(guan) ，通過改變後柵極電壓也可以調節石墨烯突觸晶體(ti) 管的電性能，從(cong) 而顯示出不同的突觸可塑性。租金類型和表達強度。

近年來，隨著特征尺寸的縮小，各種物理和技術的製約使得微電子器件的發展遇到了瓶頸，類腦計算的概念為(wei) 微電子芯片的根本性創新提供了一條新的途徑，人腦中有數億(yi) 個(ge) 神經元，它們(men) 之間存在差異。耳鼻喉神經元通過突觸相連。在這個(ge) 巨大的神經網絡中，突觸扮演著最基本和最重要的角色。突觸強度的可塑性是記憶和學習(xi) 的基礎，突觸裝置作為(wei) 類腦芯片的基礎，近年來逐漸成為(wei) 研究的熱點，生物體(ti) 內(nei) 突觸的可塑性是可變的。然而，以往突觸樣裝置的可塑性是靜態的、不可調節的，這極大地限製了類腦係統中高智能的實現。

任天玲教授的研究小組創新性地采用雙層旋轉石墨烯和氧化鋁作為(wei) 離子傳(chuan) 輸層，實現了類突觸器件。同時，利用背柵作為(wei) 神經調節器，控製突觸後輸出電流信號的強度，在負背柵電壓下，實現興(xing) 奮性突觸行為(wei) 。在正背門電壓下，突觸行為(wei) 可被調節為(wei) 抑製型，並可模擬整個(ge) 突觸發育過程，這是第一次對突觸樣裝置的可塑性進行調節，使類腦芯片能夠模擬人腦神經網絡的高智能。奧克斯。在相關(guan) 領域具有深遠的意義(yi) 。美國化學學會(hui) （American Chemical Society）將在其周報中報告，模仿人腦的突觸可以導致更智能的電子產(chan) 品（Weekly Press Pac）突出了這項工作。

圖2.類石墨烯突觸器件的結構和實驗結果表明，突觸器件的可塑性可以通過調節後柵極電壓來調節。

近年來，任天玲教授致力於(yu) 石墨烯等二維電子器件的研究，特別是著眼於(yu) 突破傳(chuan) 統器件局限性的新器件，為(wei) 新一代微納電子器件技術打下基礎。他在基於(yu) 石墨烯的新型發光器件、存儲(chu) 器件和聲學器件，如光譜可調的石墨烯發光器件、存儲(chu) 窗口、可調石墨烯電阻存儲(chu) 器等方麵取得了許多創新成果，研究成果得到了國家自然基金重點項目的支持。

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