作為即將到來的“超越摩爾”時代最重要的技術之一,神經形態計算在很大程度上取決于突觸器件的發展。本文利用硼(B)摻雜硅納米晶體(Si NCs)的強寬帶光吸收和二維(2D)WSe2的高效電荷傳輸的協同作用,制備了基于Si NCs和2DWSe2混合結構的突觸器件。Si-NC/WSe2突觸器件可以感知從紫外(UV)到近紅外(NIR)的寬光譜區域內的光學刺激,表現出重要的突觸功能。Si-NC/WSe2突觸器件的能耗可能低至~75 fJ。這項工作對利用豐富的半導體納米晶體和2D材料庫開發突觸器件具有重要意義。
從圖2中可以看出器件是先制備電極(溝道長寬為10/120 μm),再轉移2DWSe2和Si NCs,作者這樣做的原因可能是增加光照面積,提升光響應的靈敏度。在器件性能的測試部分,復合材料TFT的閾值電壓發生了左移(圖7),說明材料之間有載流子遷移, 重點闡述了一些重要突觸功能的測試結果。值得一提的是在測試突觸功能的時候,選擇的器件工作電壓在閾值電壓附近,也是為了保證最大的光響應靈敏度。
最后,文章也對單次突觸事件的能耗做了計算,計算了單次突觸事件中光刺激的能量dE,計算公式如下:
dE=S×P×dt
其中,S為器件面積,P為入射光功率密度,dt為光脈沖持續時間。從圖8可以看出,532 nm入射光具有最低的能耗。在入射光P為1.25×10-3 μW/cm2時,脈沖持續時間為20 ms,單次突觸事件的能耗最低約為75 fJ。按照文章中給出的器件的參數淺算了下,功耗比文章中給的數據還低~不太清楚作者在計算的過程中采用的器件面積參數是什么,最終也沒有搞清楚功耗的計算邏輯。有算對的同學可以私信告訴我這功耗是怎么計算得到的~
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原文標題:復合材料光電突觸器件
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