安徽大學材料科學與工程學院何剛教授團隊在神經(jīng)突觸和光電晶體管研究方面取得系列進展，先后在材料和微電子權威期刊發(fā)表系列論文，安徽大學均為第一單位。

       在神經(jīng)器件研究方面，何剛教授團隊與王守國教授團隊聯(lián)合，采用了一種簡單、廉價的電紡工藝制備了高度有序的In₂O₃@ZnO同軸納米線陣列并成功構筑場效應器件。得益于環(huán)形異質界面二維電子氣導致的高效電子傳輸特性，器件實現(xiàn)了高效光電探測和神經(jīng)突觸功能。研究成果以“Electrospun Coaxial Nanowire-Based FETs with Annular Heterogeneous Interface Gain for Intelligent Functional Electronics”發(fā)表于材料學科權威期刊《Advanced Functional Materials》 (DOI: 10.1002/adfm.202316375；第一作者為博士生何波）。在光電晶體管構筑和應用方面，團隊與合肥工業(yè)大學羅林保教授合作，基于金屬氧化物異質結結構，實現(xiàn)了具有突觸可塑性的人工突觸光電晶體管，展示了一種集成中樞神經(jīng)和視神經(jīng)功能的人工突觸，成功模擬人類視覺系統(tǒng)中的畫面記憶行為和條件反射學習行為, 顯示了在生物視覺信息感知、聯(lián)想記憶學習和數(shù)字信號處理方面的應用潛力。研究成果以“High-Performance IGZO/In₂O₃ NW/IGZO Phototransistor with Heterojunctions Architecture for Image Processing and Neuromorphic Computing”發(fā)表于《Journal of Materials Science & Technology》(DOI: 10.1016/ j.jmst.2024.02.007；第一作者為付燦博士）。團隊基于非晶氧化銦鎵鋅（a-IGZO）在室溫下構筑了雙電子層突觸晶體管，實現(xiàn)了包含歷史頻率依賴可塑性和滑動頻率閾值特征的BCM學習規(guī)則，為具有復雜學習規(guī)則的神經(jīng)形態(tài)應用提供了一種有效的方法。研究成果以“Implement of BCM Learning Based on Room Temperature Derived a-IGZO Synaptic Transistors”發(fā)表于《IEEE Transactions on Electron Devices》 （DOI: 10.1109/ TED.2023.3324903；第一作者為碩士生朱敏敏）。

       鑒于當前低維納米纖維構筑晶體管的單層纖維架構局限性，團隊利用電紡工藝構筑異質結型的雙溝道納米纖維晶體管, 基于二維電子氣，實現(xiàn)對器件傳輸特性的有效調(diào)控；基于原子層沉積技術和二維材料MXene嵌入策略，實現(xiàn)了低壓驅動的銦基薄膜晶體管低溫制備和“非門”運算規(guī)則的邏輯電路。相關研究成果分別以“High-performance Aligned Nanowire-Based Field-Effect-Transistors for Integrated Electronics”、“Improved Electrical Performance of In₂O₃-Based Thin Film Transistors via MXene Intercalation and Application Exploration in Logic Inverters”和“Electrospinning-Driven Dual-Channel-Based Field Effect Transistors by Heterojunction Architecture”和發(fā)表于《IEEE Transactions on Electron Devices》（DOI: 10.1109/TED.2023.3338185; DOI: 10.1109/ TED.2023.3346351；DOI:10.1109/ TED.2024.3375289; 第一作者分別為博士生何波、王雷妮和碩士生胡慶慶）。

圖1：基于 In₂O₃@ZnO 同軸納米線陣列場效應晶體管的類突觸功能應用模擬

圖2：三端人工突觸光電晶體管IGZO/In₂O₃ NW/IGZO的突觸行為

新聞鏈接：http://www.ahu.edu.cn/2024/0312/c15059a331001/page.htm

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