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浦項(xiàng)科技大學(xué)Hyunsang Hwang課題組--通過(guò)石墨烯原子薄層控制鋰納米離子突觸晶體管中的離子隧穿并用于神經(jīng)形態(tài)的計(jì)算
      近年,鋰納米離子晶體管有希望用于神經(jīng)形態(tài)硬件系統(tǒng)的人工突觸器件。然而,模擬的基本突觸功能,包括具有近似線性模擬權(quán)重更新的非易失性電導(dǎo)調(diào)制,已成為這些突觸裝置的一個(gè)重要里程碑,會(huì)直接影響模式識(shí)別的準(zhǔn)確性。由于固體電解質(zhì)界面的不穩(wěn)定性和電解質(zhì)-通道界面處的鋰離子成核,導(dǎo)致?lián)]發(fā)性通道電導(dǎo)發(fā)生變化,這是導(dǎo)致鋰納米離子晶體管非線性開關(guān)的兩個(gè)關(guān)鍵現(xiàn)象。因此,將石墨烯作為原子薄離子隧穿層,用于建立鋰納米離子晶體管的非揮發(fā)性模擬多級(jí)導(dǎo)電。可控離子隧穿石墨烯與穩(wěn)定固體電解質(zhì)界面的共同作用,導(dǎo)致該器件表現(xiàn)出近乎線性的電導(dǎo)切換,具有不同的柵極可控的非易失性多級(jí)傳導(dǎo)狀態(tài),最小不對(duì)稱比為0.26,最高開/關(guān)比為28。石墨烯層裝置的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬結(jié)果表明,手寫數(shù)字的識(shí)別精度較高。這些結(jié)果證明了原子薄的二維(2D)材料在納米離子突觸晶體管中作為離子隧穿層的潛在應(yīng)用,并可促進(jìn)高性能神經(jīng)形態(tài)計(jì)算系統(tǒng)的開發(fā)。 
 
Figure 1. A,B)三端突觸電晶體測(cè)量裝置示意圖。C,D) NG-LIST和G-LIST器件在柵極偏置的傳輸曲線。E,F)在串聯(lián)柵極電壓脈沖期間NG-LIST和G-LIST器件中的源極-漏極電導(dǎo)率變化。
 
 
Figure 2. 用于NG-LIST和G-LIST設(shè)備的離子模擬開關(guān)機(jī)制及其操作。
 
 
Figure 3. 基于石墨烯緩沖層的鋰離子突觸晶體管(G-LIST)的制造步驟。
 
 
Figure 4. NG-LIST和G-LIST器件的光學(xué)模式識(shí)別精度。
 
       相關(guān)研究成果與2019年由浦項(xiàng)科技大學(xué)Hyunsang Hwang課題組,發(fā)表在Adv. Electron. Mater. ( DOI: 10.1002/aelm.201901100)上。原文:Controlled Ionic Tunneling in Lithium Nanoionic Synaptic Transistor through Atomically Thin Graphene Layer for Neuromorphic Computing
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