基于掺硼硅量子点的类神经突触光电器件
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- 论文作者：谭华 ; 皮孝东 ; 杨德仁
- 年：2017
- 作者机构：浙江大学材料科学与工程学院硅材料国家重点实验室;
- 论文关键词：掺硼硅量子点 ; 光电器件 ; 类神经突触器件
- 会议召开时间：2017-05-25
- 会议录名称：第十二届全国硅基光电子材料及器件研讨会会议论文集
- 语种：中文
- 分类号：TN15
- 学会代码：XMJS
- 会议名称：第十二届全国硅基光电子材料及器件研讨会
- 会议地点：中国福建厦门
- 主办单位：厦门大学物理科学与技术学院、浙江大学硅材料国家重点实验室
- 学会名称：厦门大学物理科学与技术学院
- 页数：1
- 文件大小：350k
- 原文格式：D
- 会议级别：全国
摘要
突触是生物神经系统传递信息的基本结构,神经系统对外部信息的处理与储存也强烈依赖于突触的可塑性。例如短程可塑性(STP)使得突触在神经回路中具有执行关键计算的能力。因此,以硬件方式实现神经元计算的主要挑战在于开发出类神经突触器件或网络[1]。类神经突触器件的刺激方式可以是电或光刺激。掺硼硅量子点在禁带中引入了带尾态,使得硅量子点的光学禁带宽度有一定程度的窄化[2-3],有望实现基于掺硼硅量子点紫外-近红外宽光谱响应的光刺激类神经突触器件。我们利用冷等离子法制备出尺寸为7-8 nm,载流子浓度约为4.5×10~2 cm~(-3)的掺硼硅量子点。随后,将配制好的掺硼硅量子点墨水旋涂到玻璃/ITO基底上,形成光电器件的活性层,最后沉积Al作为顶电极。通过吸收光谱可以发现,掺硼硅量子在紫外-近红外区域均具有不同程度的吸收。在532 nm和1342 nm光刺激下,器件表现出了光响应特征。光电流表示后突触电流(EPSC),模拟出了光刺激下突触的STP可塑性。随着光刺激持续时间从1 s增加到20 s,EPSC逐渐增加到趋近于饱和(5 V偏压下)。当两束间隔时间为3 s的脉冲光刺激依次作用于器件时,如图1所示,第二次光刺激引起的EPSC得到了增强,模拟出了突触的PPF可塑性行为。值得注意的是,随着两束连续光刺激间隔时间从1 s增大到20 s,PPF因子(图中A2/A1)分别从135%(532 nm)和130%(1342 nm)逐渐减小到趋于100%。这与突触的PPF可塑性特征十分吻合。
引文
[1]Zhu L Q,Wan C J,Guo L Q,et al.Artificial synapse network on inorganic proton conductor for neuromorphic systems[J].Nature communications,2014,5.
[2]Zhou S,Ni Z,Ding Y,et al.Ligand-Free,Colloidal,and Plasmonic Silicon Nanocrystals Heavily Doped with Boron[J].ACS Photonics,2016,3(3):415-422.
[3]Ni Z,Pi X,Zhou S,et al.Size‐Dependent Structures and Optical Absorption of Boron‐Hyperdoped Silicon Nanocrystals[J].Advanced Optical Materials,2016.
[2]Zhou S,Ni Z,Ding Y,et al.Ligand-Free,Colloidal,and Plasmonic Silicon Nanocrystals Heavily Doped with Boron[J].ACS Photonics,2016,3(3):415-422.
[3]Ni Z,Pi X,Zhou S,et al.Size‐Dependent Structures and Optical Absorption of Boron‐Hyperdoped Silicon Nanocrystals[J].Advanced Optical Materials,2016.