任天玲的團(tuán)隊(duì)首先實(shí)現(xiàn)了塑料和可調(diào)節(jié)的石墨烯突觸裝置

任天玲的團(tuán)隊(duì)首先實(shí)現(xiàn)了塑料和可調(diào)節(jié)的石墨烯突觸裝置


清華新聞網(wǎng)11月12日-11月4日，清華大學(xué)微電子系主任田玲教授在權(quán)威雜志《納米技術(shù)領(lǐng)域的納米快報(bào)》上發(fā)表了一篇題為具有可調(diào)節(jié)塑性的石墨烯動(dòng)態(tài)突觸的在線(xiàn)研究論文。首次實(shí)現(xiàn)了一種基于二維材料的突觸器件，利用石墨烯獨(dú)特的雙極性輸運(yùn)特性，通過(guò)改變后柵極電壓來(lái)調(diào)整石墨烯的滯回曲線(xiàn)，首次實(shí)現(xiàn)了突觸器件的塑性。我畢業(yè)于微電子研究所，米文天碩士是本文的合著者。任天玲教授是這篇論文的傳播者。

圖1在神經(jīng)系統(tǒng)中，突觸可塑性的表達(dá)強(qiáng)度是可變和可控的，這種動(dòng)態(tài)塑性與生物體的復(fù)雜行為密切相關(guān)，通過(guò)改變后柵極電壓也可以調(diào)節(jié)石墨烯突觸晶體管的電性能，從而顯示出不同的突觸可塑性。租金類(lèi)型和表達(dá)強(qiáng)度。

近年來(lái)，隨著特征尺寸的縮小，各種物理和技術(shù)的制約使得微電子器件的發(fā)展遇到了瓶頸，類(lèi)腦計(jì)算的概念為微電子芯片的根本性創(chuàng)新提供了一條新的途徑，人腦中有數(shù)億個(gè)神經(jīng)元，它們之間存在差異。耳鼻喉神經(jīng)元通過(guò)突觸相連。在這個(gè)巨大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，突觸扮演著最基本和最重要的角色。突觸強(qiáng)度的可塑性是記憶和學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，突觸裝置作為類(lèi)腦芯片的基礎(chǔ)，近年來(lái)逐漸成為研究的熱點(diǎn)，生物體內(nèi)突觸的可塑性是可變的。然而，以往突觸樣裝置的可塑性是靜態(tài)的、不可調(diào)節(jié)的，這極大地限制了類(lèi)腦系統(tǒng)中高智能的實(shí)現(xiàn)。

任天玲教授的研究小組創(chuàng)新性地采用雙層旋轉(zhuǎn)石墨烯和氧化鋁作為離子傳輸層，實(shí)現(xiàn)了類(lèi)突觸器件。同時(shí)，利用背柵作為神經(jīng)調(diào)節(jié)器，控制突觸后輸出電流信號(hào)的強(qiáng)度，在負(fù)背柵電壓下，實(shí)現(xiàn)興奮性突觸行為。在正背門(mén)電壓下，突觸行為可被調(diào)節(jié)為抑制型，并可模擬整個(gè)突觸發(fā)育過(guò)程，這是第一次對(duì)突觸樣裝置的可塑性進(jìn)行調(diào)節(jié)，使類(lèi)腦芯片能夠模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高智能。奧克斯。在相關(guān)領(lǐng)域具有深遠(yuǎn)的意義。美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)（American Chemical Society）將在其周報(bào)中報(bào)告，模仿人腦的突觸可以導(dǎo)致更智能的電子產(chǎn)品（Weekly Press Pac）突出了這項(xiàng)工作。

圖2.類(lèi)石墨烯突觸器件的結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，突觸器件的可塑性可以通過(guò)調(diào)節(jié)后柵極電壓來(lái)調(diào)節(jié)。

近年來(lái)，任天玲教授致力于石墨烯等二維電子器件的研究，特別是著眼于突破傳統(tǒng)器件局限性的新器件，為新一代微納電子器件技術(shù)打下基礎(chǔ)。他在基于石墨烯的新型發(fā)光器件、存儲(chǔ)器件和聲學(xué)器件，如光譜可調(diào)的石墨烯發(fā)光器件、存儲(chǔ)窗口、可調(diào)石墨烯電阻存儲(chǔ)器等方面取得了許多創(chuàng)新成果，研究成果得到了國(guó)家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目的支持。

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