碳基新颖光电器件领域获系列成果

近期，课题组在类神经元器件方面也进行了探索。随着科技的不断发展，摩尔定律逐渐走向了它的物理极限，对于“类脑芯片”的研究越来越受到重视。与传统计算机处理方式不同，神经形态器件模拟生物大脑进行数据处理，因此在处理直觉（如模式、语音识别等）、非结构化信息方面具有得天独厚的优势。作为类脑芯片的基础，类突触器件近年来获得了广泛关注并成为了该领域研究的焦点。然而，基于电激励方式的传统人工突触器件的数据采集和神经元运算是分离的，同时多数突触器件由于其耦合因子固定，导致其突触权重不易调控，这与生物体中突触的可塑性具有明显差异。这些因素制约了类脑芯片向更高维度智能的实现。基于此，课题组将光子引入神经网络，利用全碳异质结薄膜成功实现了光激励的新颖类突触器件，模拟了短时程、长时程可塑性以及多通道光激励信号的逻辑运算，见图5，使其能够有效模拟人的视觉神经系统（兼具感光功能和光信号处理的一个复杂的神经计算体系）。相关成果以A light-stimulated synaptic device based on graphene hybrid phototransistor为题发表于二维材料研究领域知名期刊《2D Materials》(2D Materials 4, 035022, (2017))

图5.石墨烯/碳纳米管异质结构类突触器件 (a) 短时程 (b) 长时程物理机制及测试结果，通过背栅可调制类突触器件的可塑性。

该系列工作以南京大学电子科学与工程学院、人工微结构科学与技术协同创新中心为主要研究平台，得到了张荣教授、徐永兵教授以及施毅教授的有力支持，并受到科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、“青年千人计划”、“江苏省双创团队计划”、“江苏省杰出青年基金”等的资助。