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基于混合维度范德华异质结的光敏突触器件特性及机理研究

批准号:
52072204
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
谢丹
依托单位:
学科分类:
无机非金属半导体与信息功能材料
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
谢丹

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
随着大数据、物联网以及人工智能领域的飞速发展,以突触电子学为基础的人工神经形态电子器件对探索高效、并行、快速的信息分布式存储及处理技术具有重要的研究意义和应用价值。本项目拟设计并构建二维/零维(2D/0D)混合维度范德华异质结光敏突触器件,突破传统电子突触器件在激发方式上的局限性和功能上的单一性;建立并完善2D/0D混合维度范德华异质结的光电转化机制,深入探讨光致栅控效应对异质结中光生载流子行为的主导作用,揭示2D/0D混合维度范德华异质结的光致存储特性及其调控方法;探索2D/0D混合维度范德华异质结晶体管实现类生物体光敏突触可塑性的物理机制及实现方法,通过光、电信号协同调控作用,模拟光激发下的神经形态信息传输和存储功能以及光调控下光遗传学启发的神经形态感知功能,最终获得可控的多功能光敏突触器件,为混合维度范德华异质结在人工神经形态电子器件中的应用提供一种可行的研究思路和实现途径。
英文摘要
With the rapid development of big data, internet of things and artificial intelligence, artificial neuromorphic devices based on synaptic electronics exhibit important research significance and application prospect for exploring efficient, parallel and fast information distributed storage and processing technology. In our project, we present a module of photosensitive synaptic device based on 2D/0D mixed-dimensional van der waals heterojunction, which breaks through the limitation of traditional electronic synapse device in excitation mode and the singleness of function. We will establish and optimize the theoretical model of photoelectric conversion process in as-fabricated van der waals heterojunction, and thoroughly investigate the dominant role of photo-gating effect in the dynamic response of photo-generated carriers, and then study its photo-induced memory characteristics as well as modulation methods. The synaptic plasticity achieved by 2D/0D mixed-dimensional van der waals heterojunction transistor will be investigated and the underlying physic mechanism will be also clarified. Through that synergistic regulation effect of light and electricity, we propose research strategies on light-stimulated neuromorphic information processing technology and light-modulated optogenetics-inspired neuromorphic intelligent perception technology. Finally, tunable and multifunctional artificial synaptic devices based on mixed-dimensional van der waals heterojunction will be fabricated, providing research methods and directions in the mixed-dimensional van der waals heterojunction enabled artificial neuromorphic devices.
研制兼具光敏特性与突触可塑性的神经形态信息器件对从硬件层面发展人工智能与智能感知技术具有重要意义。本项目提出了混合维度范德华异质结光敏突触器件的设计方法,从低维纳米材料的可控制备与表征、混合维度异质结场效应晶体管的制备与特性研究、光敏突触可塑性的模拟与性能调控等方面开展了研究工作。首先,利用微纳加工技术,成功制备了基于MoS2/QDs混合维度异质结场效应晶体管器件,并对其中关键材料与器件基本电学特性进行了表征分析;其次,深入研究了混合维度异质结中的光电转化机理,实现了高达10^3 A/W以上的光响应度,并验证了光写入、电擦除的可重构光致存储特性;在此基础上,成功模拟了光脉冲激发下类生物体突触的可塑性,对脉冲易化指数最大超过了200%;最后,受光遗传学启发,基于光电协同调控作用,在器件层面实现了类视网膜的神经形态传感功能,为进一步研制具有智能感知功能的人工智能硬件平台提供了器件级基础和理论支撑。
石墨烯柔性气体传感器关键材料、工艺与敏感特性研究
  • 批准号:
    51672154
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    谢丹
  • 依托单位:
基于铁电栅石墨烯晶体管的柔性存储器关键材料与机理研究
  • 批准号:
    51372130
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    谢丹
  • 依托单位:
新型铁电场效应存储器(FeOFET)关键材料、工艺及机理研究
  • 批准号:
    51072089
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    38.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    谢丹
  • 依托单位:
面向新型铁电DRAM的关键材料及MFIS界面特性研究
  • 批准号:
    60601003
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    谢丹
  • 依托单位:
国内基金
海外基金