集成了突觸和光感功能的光電突觸在神經(jīng)形態(tài)計算、視覺信息處理和復(fù)雜的學(xué)習(xí)、識別和記憶方面表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。然而，現(xiàn)有的光電突觸要實現(xiàn)雙向權(quán)值更新，仍然需要電刺激，這限制了器件的處理速度、帶寬和集成密度。在本文中，提出了一種基于晶圓尺寸的芘基石墨炔/石墨烯/ PbS量子點(diǎn)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的雙端光學(xué)突觸，該突觸可模擬光路中的興奮性和抑制性突觸行為。異質(zhì)結(jié)構(gòu)的簡單設(shè)備架構(gòu)和低維特征使光學(xué)突觸具有可穿戴電子設(shè)備的強(qiáng)大靈活性。這種光學(xué)突觸具有線性和對稱的電導(dǎo)更新軌跡，具有許多電導(dǎo)狀態(tài)和低噪聲，這有利于展示準(zhǔn)確和有效的模式識別，即使在彎曲狀態(tài)下也具有很強(qiáng)的容錯能力。光學(xué)路徑中的光學(xué)突觸已經(jīng)證明了一系列邏輯功能和聯(lián)想學(xué)習(xí)能力，從而極大地增強(qiáng)了神經(jīng)形態(tài)計算的信息處理能力。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于光學(xué)突觸陣列的可視化信息感知記憶處理集成系統(tǒng)，實現(xiàn)了實時檢測、原為存儲和圖像處理。在受光遺傳學(xué)啟發(fā)的可穿戴電子設(shè)備的神經(jīng)形態(tài)計算和自適應(yīng)并行處理網(wǎng)絡(luò)發(fā)展上，這項工作邁出了重要一步。
Figure 1. Pyr-GDY/Gr/PbS-QD異質(zhì)結(jié)的表征。
Figure 2. Pyr-GDY/Gr/PbS-QD異質(zhì)結(jié)的突觸特性。
Figure 3. Pyr-GDY/Gr/PbS-QD異質(zhì)結(jié)的柔性特性。
Figure 4. 神經(jīng)形態(tài)計算的模擬
Figure 5. 光學(xué)突觸陣列的視覺信息感知記憶處理系統(tǒng)。
Figure 6. 光邏輯應(yīng)用。
相關(guān)研究成果于2021年由天津理工大學(xué)魯統(tǒng)部課題組，發(fā)表在ACS Nano(https://doi.org/10.1021/acsnano.0c08921)上。原文：Large-Scale and Flexible Optical Synapses for Neuromorphic Computing and Integrated Visible Information Sensing Memory Processing。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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